tech-2018_11(56)

UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ Научный журнал Издается ежемесячно с декабря 2013 года Является печатной версией сетевого журнала Universum: технические науки Выпуск: 11(56) Ноябрь 2018 Москва 2018

УДК 62/64+66/69 ББК 3 U55 Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии: Демин Анатолий Владимирович, д-р техн. наук; Елисеев Дмитрий Викторович, канд. техн. наук; Звездина Марина Юрьевна, д-р. физ.-мат. наук; Ким Алексей Юрьевич, д-р техн. наук; Козьминых Владислав Олегович, д-р хим. наук; Манасян Сергей Керопович, д-р техн. наук; Мартышкин Алексей Иванович, канд.техн. наук; Романова Алла Александровна, канд. техн. наук; Серегин Андрей Алексеевич, канд. техн. наук; Юденков Алексей Витальевич, д-р физ.-мат. наук. U55 Universum: технические науки: научный журнал. – № 11(56). М., Изд. «МЦНО», 2018. – 32 с. – Электрон. версия печ. публ. – http://7universum.com/ru/tech/archive/category/1156 ISSN (печ.версии): 2500-1272 ISSN (эл.версии): 2311-5122 DOI: 10.32743/UniTech.2018.56.11 Учредитель и издатель: ООО «МЦНО» ББК 3 © ООО «МЦНО», 2018 г.

Содержание 4 Технология материалов и изделий текстильной и легкой промышленности 4 РАСЧЕТ СИЛЫ ТРЕНИЯ ВОЛОКОН О ПЕРЕДНЮЮ ГРАНЬ ЗУБА ДИСКРЕТИЗИРУЮЩЕГО 8 БАРАБАНА ПРЯДИЛЬНОЙ МАШИНЫ Жуманиязов Кадам Жуманиязович 8 Матисмаилов Сайфулло Лалашбаевич 11 Юлдашев Жамшид Камбаралиевич Бобожанов Хусанхон Тохирович 15 Химическая технология 20 ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ СТЕБЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ 26 ОДНОЛЕТНИХ БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР Норматов Гайрат Алижанович 26 Примкулов Махмуд Темуриевич ИССЛЕДОВАНИЕ МОДИФИКАЦИИ ТИОКОЛОВЫХ ГЕРМЕТИКОВ ПРОИЗВОДНЫМИ КРОТОНОВОГО АЛЬДЕГИДА Нормуродов Бахтиёр Абдуллаевич Бекназаров Хасан Сойибназарович Тураев Хайит Худайназарович Джалилов Адбулахат Турапович Абдуллаева Бахринисо Бахтиёр кизи АЗОТНОКИСЛОТНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ПРЕЦИПИТАТА НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ МАССЫ ИЗ ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ Султонов Боходир Элбекович Сапаров Акмал Абдурахманович Намазов Шафоат Саттарович ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ 2,5-ДИМЕТИЛГЕКСИН-3-ДИОЛА-2,5 Умрзоков Абдулла Тоштемирович Мухиддинов Баходир Фахриддинович Нурмонов Сувонкул Эрханович Вапоев Хусниддин Мирзаевич Баратович Алиев Тогаймурод Умарова Журсин Рузимуродовна Энергетика РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОДНОМЕРНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ВОЛН ОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ Хамрокулов Зохидбек Абдусаматович Ахунджанов Умиджон Юнусович

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РАСЧЕТ СИЛЫ ТРЕНИЯ ВОЛОКОН О ПЕРЕДНЮЮ ГРАНЬ ЗУБА ДИСКРЕТИЗИРУЮЩЕГО БАРАБАНА ПРЯДИЛЬНОЙ МАШИНЫ Жуманиязов Кадам Жуманиязович д-р техн. наук, профессор, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Узбекистан, Ташкентская область, г. Ташкент Матисмаилов Сайфулло Лалашбаевич канд. техн. наук, доцент, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Узбекистан, Ташкентская область, г. Ташкент Юлдашев Жамшид Камбаралиевич канд. техн. наук, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган E-mail: [email protected] Бобожанов Хусанхон Тохирович докторант, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган E-mail: [email protected] CALCULATION OF THE FRICTIONAL FORCE ON THE FIBER FRONT FACE OF THE TOOTH IS SAMPLED DRUM SPINNING MACHINE Qadam Jumaniyazov Doctor of technical sciences, Tashkent Institute of Textile and Light Industry Uzbekistan, Tashkent region, Tashkent Sayfullo Matismailov Candidate of technical sciences, Tashkent Institute of Textile and Light Industry Uzbekistan, Tashkent region, Tashkent Jamshid Yuldashev Candidate of technical sciences, Namangan Institute of Engineering and Technology Uzbekistan, Namangan region, Namangan Husanhon Bobojanov doctoral student, Namangan Institute of Engineering and Technology Uzbekistan, Namangan region, Namangan АННОТАЦИЯ В статье приведены результаты теоретических исследований по определения силы трения о переднюю грань зуба двухзаходного дискретизирующего барабана прядильной машины. ABSTRACT The results of theoretical studies on the determination of the frictional force on the front face of the tooth double- threaded sampled drum spinning machine. Ключевые слова: волокна, дискретизация, угол, сила трения, трения, скорость, радиус, комплекс волокон. Keywords: fibers, sampling, angle, friction force, friction, speed, radius, fiber complex. ________________________________________________________________________________________________ __________________________ Библиографическое описание: Расчет силы трения волокон о переднюю гран зуба дискретизирующего барабана прядильной машины // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Жуманиязов К.Ж. [и др.]. 2018. № 11(56). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6605

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Рассмотрим анализ взаимодействия зубьев дис- где 1 – угол между силами воздействия F1 и его кретизирующего барабана в зоне дискретизации. На рис.1. представлена схема взаимодействия зуба дис- тангенциальным составляющим F1n ; 1 – угол кретизирующего барабана в точке 1 зоны дискрети- зации. между проекцией сил F1 на горизонтальную плос- При анализе схемы дискретизации выявлено, что кость и нормальным составляющим F1n . каждый зуб дискретизирующего барабана действует Следует отметить, что сила сопротивления захва- на волокно ударной силой. Нормальная, тангенци- альная и осевая составляющие данной силы зависит тываемые зубьями волокна согласно схемам на рис.1. от геометрических и кинематических параметров си- составляющие: стемы. В рекомендуемом дискретизирующем бара- бане зубья имеют угол  передней грани. Кроме  F1  Fd1  Fg1  Fв1 (3) того, дискретизирующий барабан выполнен двухза- или  F1 cos1F; 2Fg1 FtdgF2d111 Fg2  Fв2 Fg21  Fd21 ; ходным. Поэтому во время дискретизации значи- Fd1 тельно увеличивается осевая составляющая сил взаи- ; FT1   модействия. При этом угол винтовой линии фактиче- ски совпадает с углом наклона передней грани зуба где FT1 – сила трения между волокном и передней относительно оси дискретизирующего барабана. Си- ловое воздействие зуба на бородку осуществляется в гранью зубьев дискретизирующего барабана. Сила трения между волокнами и передними гра- направлении F1 касательной к окружности вершин нями зубьев в точке 1 дискретизации определяется из зубьев и распределяется на нормальную, тангенци- выражения: альную и осевую составляющие [1]. FT1   F1 cos 1 cos 1  tg 2  1 (4) tg 11 i1 F1  F1n  F1  F10 , (1) где F1n – нормальная составлявшая силы F1 ; F1 , F10 Согласно исследованиям В. Рохлена [2] при из- влечении из бородки гарнитурой изменяет скорость – тангенциальная и осевая составляющие силы воз- волокна или комплекс волокон с V0 на V1 . Это изме- действия зуба на волокнистую бородку в точке 1: нение связано с действием импульса сил F1 , за время t на комплекс массой m1 . Скорость комплекса из- меняется на коротком расстоянии х . Авторы, ис- пользуя закон изменения количества движения, по- лучили выражение: F1  m112 (1  02 ) 0  nrn ; 1  g  r1 (5) 2x 12 где n ,g – угловые скорости питающего цилиндра и дискретизирующего барабана; rn , r1 – радиусы пи- тающего цилиндра и дискретизирующего барабана. Подставляя (5), в (4) получим выражение для определения силы трения захваченных зубьями воло- кон и передней гранью: FТ1   m1 cos 1cos 1(g2r12  n2rn2 ) tg 211 1 (2) 2rABtg 11 Рисунок 1. Схема взаимодействия зуба где х – величина текущего угла  АВ , обхватываю- дискретизирующего барабана в точке 1 зоны дискретизации (начало процесса дискретизации) щий текущее значение дуги АВ, численный расчет сил трения и осевых сил, действующих в зоне захвата Согласно схеме действия сил, на рис. 1 имеем: волокон зубьями дискретизирующего барабана вы- полнен при следующих исходных значениях пара- F1  F1 cos 1; F n  F1 sin 1 cos 1; (2) F10  F1 sin 1 sin 1 метров: m=3,0•10-6 кг, 1=350, 11=750, rАВ=36 мм, r1=32 мм, д=528 рад/с, rn=32 мм, х=0,8 рад; 0=350, =0,20, n=500 рад/с. На рис 2. представлены графические зависимо- сти изменения силы трения волокна о переднюю 5

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. грань зуба при вариации угловой скорости дискрети- зирующего барабана пневмомеханической прядиль- ной машины. Анализ полученных графиков показывает, что с увеличением угловой скорости барабана сила трения волокон о переднюю грань зуба увеличивается по ли- нейной закономерности. Так при угловой скорость 535 рад/с и массе волокон 3,3•10-6 кг сила трения равна 18,2•10-2 гр. где при 1 =350; при 1 =450; при 1 =550. в – графические зависимости изменения силы трения волокон о переднюю грань зуба дискретизи- рующего барабана от увеличения массы волокон Рисунок 2. Графические зависимости изменения силы трения где ---при m=5,2•10-6кг, --- при m=4,2•10-6кг,  при С увеличением радиуса дискретизирующего ба- m=3,3•10-6кг рабана при постоянной угловой скорости возрастает линейная скорость захваченных волокон зубьями а – зависимости изменения силы трения волокон дискретизирующего барабана. Это приводит к увели- о переднюю грань зуба в функции угловой скорости чению коэффициента растяжимости и увеличению дискретизирующего барабана прядильной машины. производительности, тем самым повышению значе- ния силы трения волокон о переднюю грань зубьев где – – при m=3,3•10-6кг, --- при m=4,4•10-6кг, --- при барабана. При массе волокон 3,3•10-6кг и r =34,5 мм m=5,2•10-6кг сила трения волокон достигается 43,7•10-2гр, а при mв=5,2•10-6кг сила трения возрастает до 70,3•10-2гр б – графические зависимости изменения силы (см. рис.2б). трения волокон о переднюю грань зуба от увеличе- ния радиуса дискретизирующего барабана На рис 2в. приведены графические зависимости изменения силы трения волокон о переднюю грань зубьев дискретизирующего барабана от увеличения массы волокон при различных значениях переднего угла зуба. При массе волокон 5,2•10-6кг и 1=550 сила трения будет 58,2•10-2гр, а при 1=350 сила трения о переднюю грань зуба дискретизирующего барабана увеличивается до 84,25•10-2гр. Известно, что увели- чение силы трения волокон о переднюю поверхность зубьев дискретизирующего барабана обеспечивает захват и унос волокон зубьями барабана. Поэтому ре- комендуемыми значениями являются при 5,2•10-6кг 1=300400. Увеличение углевой скорости дискретизирующего барабана приводит к увеличению силы трения, осо- бенно при значениях угла обхвата меньше чем 0,6 рад. Если учесть, что увеличение силы трения приводит к увеличению процесса дискретизации волокон, целесо- образным считается выбор угла обхвата в переделах 0,751,025 рад при rАВ=3335 мм. Рекомендуемыми значениями угловой скорости, обеспечивающей выше указанные условия является 653,5732 рад/с. Это озна- чает, чем больше угловая скорость, тем больше про- изводительность. Увеличение скорости более чем 732 рад/с может приводить к обрывам волокон при незначительных значениях угловой скорости. По- этому для рекомендуемых значений радиусов r, и rАВ наиболее подходящими являются вышеприведенные 6

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. значения угловой скорости дискретизирующего ба- барабана определена формула для расчета силы тре- рабана. ния волокна, получены графические зависимости. Обоснованы значения параметров зоны дискретиза- Заключение: на основе условия равновесия во- ции. локна на передней грани зуба дискретизирующего Список литературы: 1. Бать М.И. и др «Теоретическая механика»: Наука, – М., 1968, – 625 с. 2. Тимошенко С.П. и др. «Колебания в инженерном деле»: Машиностроение, – М., 1985, – 472 с. 7

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ СТЕБЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ОДНОЛЕТНИХ БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР Норматов Гайрат Алижанович ассистент, Наманганский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган E-mail: [email protected] Примкулов Махмуд Темуриевич д-р техн. наук, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] STUDYING THE PROCESS OF OBTAINIG CELLULOSE FROM THE STEMS OF VARIOUS ANNUAL GOURDS Gayrat Normatov assistant, Namangan engineering technology institute, Uzbekistan, Namangan Region, Namangan Maxmud Primkulov Doctor of technical Sciences, Tashkent chemistry technology institute, Uzbekistan, Tashkent city АННОТАЦИЯ В статье представлены стебли сельдерея и микрокристаллическая целлюлоза, полученная из семян дыни, помидоров, болгарского перца, тыквы, огурца, арбуза. Основной корпус плит отделяли (3-5 мм до 0,14-0,16 г/см3) и измельчали со скоростью в дополнительном лабораторном смесителе. Перед удалением целлюлозной фракции твердые вещества были легкорастворимы. Образцы затем экстрагировали в воде, а затем при температуре от 98 до 1050° С в 13% -ном растворе. ABSTRACT The article presents celery and microcrystalline cellulose obtained from melon seeds: tomatoes, bell pepper, pumpkin, cucumber, melon, watermelon. The main body of the plates is separated and crushed at a speed of 3-5 mm and crushed to 0.14-0.16 g / cm 3 in an additional laboratory mixer. Before removing the cellulose fraction, the solids were easily and soluble. The samples were then extracted in water and then extracted at a temperature of from 98 to 1050 ° C with a 13% solution. Ключевые слова: целлюлоза, бахчевые культуры, стебли, экстракт, влажность. Keywords: cellulose, melon culture of stalks, extract, moisture. ________________________________________________________________________________________________ В народном хозяйстве Республики Узбекистан своего рационального применения. Республика Узбе- целлюлозно-бумажное производство имеет важное кистан испытывает острый дефицит в древесной цел- значение. Обретение страной независимости послу- люлозе, бумаге, картоне и вынуждена затрачивать жило основой для развития многочисленных произ- значительные валютные средства на их импорт. водственных отраслей, в том числе и целлюлозно-бу- Одними из ценных природных богатств Респуб- мажной промышленности [1; 3]. лики Узбекистан являются ежегодно возобновляю- В современных условиях интенсификации про- щиеся растительные ресурсы с неограниченными изводства, когда потребность в различных сырьевых возможностями удовлетворения растущей потребно- материалах возрастает, некоторые виды ценного цел- сти целлюлозно-бумажной промышленности. Реше- люлозосодержащего сырья, в том числе стебли одно- ние проблемы обеспечения целлюлозно-бумажной летних растений, до настоящего времени не находят __________________________ Библиографическое описание: Норматов Г.А., Примкулов М.Т. Изучение процесса получения целлюлозы из стеблей различных однолетних бахчевых культур // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2018. № 11(56). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6593

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. промышленности отечественным целлюлозосодер- однолетних растений были подвергнуты обработке одинаковым способом. В работе изучена кинетика жащим сырьем является важной научной и практиче- процесса извлечения нецеллюлозных веществ из стеблей тыквы (рис. 1). ской задачей [2; 3]. Рисунок 1. Зависимость изменения оптической Исследования выполнялись в соответствии с плотности (1) и оптического коэффициента (2) планом прикладного проекта молодых ученых экстракта из стеблей тыквы от продолжительности процесса кипячения в воде Наманганского инженерно-технологического инсти- (t) тута МУ-ПЗ-20171025237 – «Разработка технологии Из рисунка видно, что в начале процесса скорость извлечения нецеллюлозных примесей из получения целлюлозы различного назначения из бах- стеблей растений резко возрастает, однако затем (примерно через 30-45 мин.) замедляется и в чевых культур». дальнейшем практически не меняется. Это свидетельствует о полном удалении из состава В работе в качестве объекта исследований стеблей легко растворимых в воде углеводов – маннозы, глюкозы и фруктозы. использованы различные целлюлозосодержащие Сделан вывод, что для полного удаления легкорастворимых веществ достаточно кипячение в отходы однолетних бахчевых культур – стебли течение 90 мин. В табл. 1 приведены результаты определения продолжительности процесса удаления тыквы, огурцов, арахиса и арбуза. В начале из стеблей различных однолетних бахчевых культур легко растворимых в воде веществ и оптические исследований изучен процесс выделения целлюлозы показатели полученныхэкстрактов (рис. 2). из стеблей бахчевых культур и ее основные физико- Рисунок 2. Эксперимент по удалению легко растворимых веществ химические характеристики. Процесс получения целлюлозы на основе отходов растительного сырья проводился по следующей методике. Стебли растений первона- чально отделяли от примесей листьев, мелких веток и высушивали до влажности 6-8%. С целью ускорения технологического процесса выделения целлюлозы стебли вначале укорачивали до размеров волокон 5-8 мм и далее измельчали в лабораторном дезинтеграторе до достижения плотности 0,184 г/см3. Процесс отделения нецеллюлозных полисахаридов, гемицеллюлозы и лигнина из стеблей растений бахчевых культур заключался в следующем. Для удаления полисахаридов стебли первоначально обрабатывали водой при температуре 100-110оС в автоклаве, снабженном нагревающим и переме- шивающим устройством. В этих же условиях с целью извлечения гемицеллюлозы и лигнина стебли растений обрабатывали 7-10% раствором NaOH при жидкостном модуле 1:20. Степень полного удаления из стеблей нецеллюлозных веществ контролировали путем изучения оптических показателей экстракта в процессе экстракции: оптического коэффициента, τ= F 100,% и оптической плотности, D = 2 – logτ. F0 Оптические исследования проведены с помощью фотоэлектроколориметра КФК-2 (длина волны λ=590 нм, чувствительность – 2). Полученные результаты показали, что с возрастанием количества веществ в экстракте, выделяемом из стеблей, изменяются также и его оптические показатели. Известно, что, если в процессе обработки оптические показатели раствора не изменяются, это свидетельствует о полном удалении нецеллюлозных веществ из стеблей растений. Вещества, которые отделяются в результате обработки водой, называют легкорастворимыми веществами, а вещества, которые трудно отделяются при обработке раствором щелочи, относят к трудновыделяемым веществам. Стебли всех 9

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Таблица 1. Продолжительность процесса отделения легко растворимых в воде веществ из стеблей различных растений и оптические показатели экстракта Стебли Продолжительность процесса Оптический Оптическая растений выделения растворимых в воде коэффициент, τ плотность, D = 2 – logτ тыква веществ, t, мин. 0,02 огурцы 90 0,01 1,3 арахис 0,01 арбуз 90 0,02 1,6 120 1,8 90 1,7 Для извлечения из стеблей водорастворимых показатели экстрактов из стеблей арахиса и арбуза. веществ необходимо их кипячение при 105-110оС в Приведены результаты определения длительности течение 90-120 мин. Исследования показали, что процесса извлечения из стеблей растений веществ, оптический коэффициент экстракта из стеблей растворимых в NaOH, и оптические показатели тыквы (D=1,7) вдвое превышает аналогичные выделенных экстрактов (табл. 2). Таблица 2. Продолжительность процесса отделения продуктов, растворимых в растворе щелочи, и оптические показатели экстракта Стебли Продолжительность процесса Оптический Оптическая растений выделения растворимых в NaOH коэффициент, τ плотность, D = 2 – logτ тыква веществ, t, мин. 0,03 огурцы 144 0,08 1,4 арахис 0,02 арбуз 150 0,01 1,6 72 1,3 60 1,1 Таким образом, впервые исследован процесс полученной целлюлозы и изучить возможности ее получения целлюлозы из стеблей различных однолетних бахчевых культур, кинетика процесса дальнейшего использования в качестве извлечения из них нецеллюлозных примесей и оптические показатели выделенных экстрактивных дополнительного целлюлозосодержащего сырья для веществ. В дальнейших исследованиях предпо- лагается определить физико-химический состав целлюлозно-бумажной промышленности Республики Узбекистан. Список литературы: 1. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. – М.: Экология, 1991. 165-168– С. 2. Серков А.Т., Серкова Л.А. Определение набухания волокна в воде // Хим. волокна. – 1974. – № 5. – С. 70-71. 3. Primqulov M.T., Rahmonbtrdiev G`., Murodov M.M., Mirataev A.A. Tarkibida sellyuloza saqlovchi xom ashyoni qayta ishlash texnologiyasi. O`zbekiston faylasuflar milliy jamiyati nashriyati. Toshkent, 2014. Р. 28-29 С. 10

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДИФИКАЦИИ ТИОКОЛОВЫХ ГЕРМЕТИКОВ ПРОИЗВОДНЫМИ КРОТОНОВОГО АЛЬДЕГИДА Нормуродов Бахтиёр Абдуллаевич докторант Термезского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Термез E-mail: [email protected] Бекназаров Хасан Сойибназарович доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат E-mail: [email protected] Тураев Хайит Худайназарович д-р химических наук, профессор, Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез E-mail: [email protected] Джалилов Адбулахат Турапович д-р хим. наук, профессор, академик АН РУз, директор Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат E-mail: [email protected] Абдуллаева Бахринисо Бахтиёр кизи студент Термезского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Термез STUDY OF THE MODIFICATION OF THYOCOL SEALS BY DERIVATIVES OF THE CROTON ALDEHYDE Bakhtiyor Normurodov Doctoral student of Termez State University Republic of Uzbekistan, Termez Hasan Beknazarov Doctor of Technical Sciences, Leading Researcher of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent, Tashkent region, Zangiota district, p / o Ibrat Khayit Turaev Doctor of Chemical Sciences, Professor, Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez Adbulakhat Dzhalilov Doctor of Chemical sciences, prof. Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Director of the Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent, Tashkent region, Zangiotinsky district, p / o Ibrat Bakhriniso Abdullaeva student of Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez __________________________ Библиографическое описание: Исследование модификации тиоколовых герметиков производными кротонового альдегида // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Нормуродов Б.А. [и др.]. 2018. № 11(56). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6609

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. АННОТАЦИЯ В работе отражен процесс модификации тиоколовых олигомеров производными кротонового альдегида. Вве- дение НПКА в состав тиоколовых герметиков в количестве 1-3 мас.ч. приводит к увеличению их адгезии к стеклу и дюралю и условной прочности в момент разрыва. ABSTRACT The paper reflects the process of modification of thiokol oligomers by crotonic aldehyde derivatives. The introduction of NPKA in the composition of thiokol sealants in the amount of 1-3 wt.h. leads to an increase in their adhesion to glass and duralumin and conditional strength at the time of rupture. Ключевые слова: герметик, производные кротонового альдегида, модификация, физико-механические свойства. Keywords: sealant, crotonaldehyde derivatives, modification, physicomechanical properties. ________________________________________________________________________________________________ Введение. помощью шпателя. После смешения полученный со- Герметики на основе полисульфидных олигомеров став наносили на стекло, обработанное антиадгези- (ПСО) отличаются высокой газопаронепроницаемо- вом, с помощью металлических шаблонов. Отвер- стью. К достоинствам таких составов можно отнести то, ждение проводилось по ускоренному режиму (3 часа что они способны отверждаться и сохранять высокий при 110°С) или при нормальных условиях (24 часа уровень свойств в довольно широком диапазоне откло- при 70°С) в соответствии с ГОСТ 9.038-74. нений дозировок отвердителя от оптимальных и высо- кую стабильность компонентов герметика при хране- Обсуждение полученных результатов. нии до использования. Вышеперечисленные достоин- В работе использовался жидкий тиокол с содержа- ства герметиков на основе ПСО, связанные как с приро- нием SH-групп, равным 2,95% масс. и вязкостью дой основной цепи олигомера, так и с активностью кон- 15,5 Пас. В качестве наполнителя использовалась мик- цевых меркаптановых групп, по которым происходит росфера в количестве 80 мас.ч. Отверждение жидкого отверждение, позволяют успешно применять их в стро- тиокола осуществлялось диоксидом марганца в виде ительстве, где не всегда имеется возможность точного отверждающей пасты. Соотношение герметизирующей взвешивания компонентов и соблюдения температур- и отверждающей паст в этом случае составляло 100:10 ных режимов и влажности при приготовлении и прове- по массе. В качестве непредельных соединений исполь- дении герметизации [1, с. 128; 3, с. 153]. зовались кротоновый альдегид и его производные раз- Во многих работах получены и исследованы тио- личной молекулярной массы и состава с концевыми коловые герметики путем модифицирования. В част- карбоксильными группами. Ненасыщенные соедине- ности, при модификации тиоколовых герметиков ис- ния кротонового альдегида вводили в состав герметизи- пользованы инден-кумароновые смолы [7, с. 86], по- рующей пасты в количестве от 0,3 до 10 мас.ч. на 100 мас.ч. тиокола. лиэфирные и виниловые смолы [2, № 34, 8, с. 663], малеиновый ангидрид [6, с. 29], изоцианаты, акри- Отверждение модифицированных герметиков осу- латы, олигосиланаты [1, с. 89; 5, с. 52; 4, с.168]. ществлялось как при нормальных условиях (20°С, 7 су- ток), так и по ускоренному режиму (70°С, 24 часа). Вве- Экспериментальная часть. Образцы для иссле- дение всех изучаемых ненасыщенных соединений при- дований получали смешением герметизирующей и водит к увеличению жизнеспособности (таблица 1). отверждающей паст в фарфоровой ступке вручную с Таблица 1. Свойства тиоколовых герметиков, модифицированных ненасыщенными соединениями Жизнеспо- собность гермети- ков, τ, минут Условная прочность при растя- жении МПа Относи- тельное удлинение при раз- рыве Еотн, % Материал Количество, А, мас.ч МПа Контрольный 0,0 50 0,95 287 0,53 1,0 140 1,07 273 0,67 Олигоэфиракрилаты 2,0 115 1,33 248 0,80 ТТМ-3 3,0 140 1,38 225 0,87 МГФ-9 5,0 225 1,34 208 0,93 Производные кротонового 5,0 120 0,82 55 0,77 альдегида 5,0 165 0,98 340 0,79 1,0 165 1,41 215 1,1 2,0 190 1,47 172 1,13 3,0 235 1,49 125 1,27 4,0 320 1,59 82 1,38 12

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Как видно из таблицы 1, с увеличением количе- Это связано с замедлением скорости отверждения ства ненасыщенных соединений, а, следовательно, герметика диоксидом марганца и, по-видимому, с содержания именных функциональных групп в моле- формированием более дефектной сетки (при содер- куле, жизнеспособность увеличивается. Как было жании ненасыщенного производного кротонового установлено из данных по жизнеспособности, при альдегида 2,0 мас.ч). малом содержании ненасыщенных соединений боль- шим замедляющим эффектом обладают соединения Дальнейшие исследования проводили с исполь- с меньшей вязкостью. Это можно объяснить тем, что зованием ненасыщенной производной кротонового на начальной стадии отверждения для смол с более альдегида (НПКА). Было показано (рис. 1), что мак- низкой вязкостью процессы диффузии протекают бо- симальное изменение всех изученных свойств лее интенсивно, в результате чего усиливается экра- наблюдается при введении до 2,0-3,0 мас.ч таких нирование функциональных групп третичными ато- ненасыщенных соединений. Следует отметить, что мами азота производных, являющегося ускорителем при содержании смолы больше 2 мас.ч прочность из- вулканизации. меняется незначительно. Относительное удлинение при разрыве резко уменьшается при введении даже Введение ненасыщенных соединений сущест- небольших количеств ненасыщенных производных. венно влияет на физико-механические свойства гер- Описанный характер изменения свойств, по-види- метиков. С увеличением содержания функциональ- мому, связан с активным участием ненасыщенных ных групп в ненасыщенных соединениях, при посто- связей кротонового производного в формировании янном значении ненасыщенности, уменьшается трехмерной структуры в процессе отверждения, с об- условная прочность при растяжении σp, возрастает разованием более плотной химической сетки. относительное удлинение при разрыве Еотн. (рис. 1). Еотн 1,8 250 σр, МПа, А, МПа 1,6 200 1 3 1,4 150 2 1,2 100 1 50 0 1 23 4 5 НПКА, мас.ч. Рисунок 1. Зависимости σр (1), Eoтн (2) и А (3) тиоколовых герметиков от содержания ненасыщенного соединения НПКА Для оценки свойств герметиков и стабильности НПКА, было получено шесть партий герметизирую- при хранении герметизирующей пасты, в составе ко- щей пасты. Количество вводимой смолы составило торой наряду с тиоколом содержится ненасыщенная 0,3 мас.ч. на 100 мас.ч. тиокола. Полученные резуль- таты приведены в таблице 2. Таблица 2. Изменение свойств модифицированного НПКА герметика при хранении Время хранения модифицированного гер- № Показатель 51 -УТ-48 метика, месяцы 1 Жизнеспособность герметика, τ, мин. 0136 2 Условная прочность при растяжении, σр, Мпа 3 Относительное удлинение при разрыве, Еотн, % 60-480 165 170 175 195 4 А, МПа, 5 Пенетрация, мм-1 1,00 1,41 1,49 2,15 1,97 160,00 215 207 195 175 0,70 1,1 0,98 0,93 0,89 120,00 316 305 293 281 13

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Из таблицы 2 видно, что по прочности и адгези- Выводы. Таким образом, в результате проведен- онным свойствам модифицированный герметик су- ных исследований установлено, что введение НПКА щественно превосходит стандартный герметик 51- в состав тиоколовых герметиков в количестве 1-3 УТ-48. Характер изменения пенетрации свидетель- мас.ч. приводит к увеличению их адгезии к стеклу и ствует o том, что химическое взаимодействие НПКА дюралю и условной прочности в момент разрыва, с тиоколом в условиях хранения незначительно. Про- причем наиболее высокий комплекс свойств герме- гнозируемый срок хранения разработанных составов тикам придают НПКА. до использования может составлять шесть месяцев. Список литературы: 1. Аверко-Антонович Л.А., Кирпичников П.А., Смыслова Р.А. Полисульфидные олигомеры и герметики на их основе. Л., Химия, 1983. - 128 с. 2. А.С. 572480. Опубл. в Б. И. 1977, №34 3. Валеев Р.Р. Высоконаполненные герметизирующие композиции на основе полисульфидных олигомеров // Дисс. канд. техн. наук. Казан. 2004. –С. 153. 4. Минкин B.C., Суханов П.П., Аверко-Антонович Л.А., Кирпичников П.А. Получение и отверждение реакци- онноспособных олигомеров на основе жидкого тиокола и олигоэфиракрилатов// Всесоюзн. конф. «Радикаль- ная полимеризация». Тез. докл. - Горький. -1989. -с. 168. 5. Смыслова Р.А. Герметики на основе жидкого тиокола. –М.: ЦНИИТЭ, 1974. -83 с. 6. Френкель Р.Ш. Химическая модификация каучуков. –М.: ЦНИИТЭнефтехим. -1975. -53 с. 7. Шахбазов Г.М., Поликарпов А.П., Аверко-Антонович Л.А. Об опыте использования в составе тиоколовых герметиков иден-кумароновых смол// Всесоюзн. конф. «Повышение качества продукции и внедрении ресур- сосберегающих технол. в резиновой промыш.» Тез. докл. –Ярославль. -1985. –с.86. 8. Stevens W.H., Journ. of the Oil and Colour Chemists Association, 1969, 42, № 10, p. 663-676. 14

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. АЗОТНОКИСЛОТНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ПРЕЦИПИТАТА НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛИЗОВАН- НОЙ МАССЫ ИЗ ФОСФОРИТОВ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КЫЗЫЛКУМОВ Султонов Боходир Элбекович доцент кафедры неорганической, физической и коллоидной химии, Ташкентский фармацевтический институт, 100150, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Айбека, 45 E-mail: [email protected] Сапаров Акмал Абдурахманович преподаватель кафедры химии, Джизакский государственный педагогический институт, 130100, Республика Узбекистан, г. Джизак, ул. Ш. Рашидова, 4 Намазов Шафоат Саттарович заведующий лабораторией фосфорных удобрений, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан, 100170, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. М. Улугбека, 77-а E-mail: [email protected] NITRIC ACID OBTAINING PRECIPITATE ON THE BASE OF MINERALIZED MASS FROM CENTRAL KYZYLKUM’S PHOSPHORITIES Bokhodir Sultonov Docent of Department Inorganic and physical-colloid chemistry, Tashkent pharmaceutical institute of the Republic of Uzbekistan, 100150, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Aybek str., 45 Akmal Saparov Teacher of Department Chemistry, Djizzakh state pedagogical institute of the Republic of Uzbekistan, 130100, Republic of Uzbekistan, Djizzakh, Sh. Rashidov str., 4 Shafoat Namazov Manager of laboratory of «Phosphate fertilizers», Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the, 100170, Republic of Uzbekistan, Tashkent, M. Ulugbek str., 77-a АННОТАЦИЯ Изучен способ получения удобрительного преципитата из азотно-фосфорно-кислотных суспензий путем разложения минерализованной массы азотной кислотой с последующей нейтрализацией Са(ОН)2 без выделения нерастворимого остатка. Выявлено, что рН-среда играет важную роль при получении удобрительных преципитатов. Определена оптимальная рН-среда, она равна 5,0-5,5. Все концентрации кислоты являются оптимальными. Полученные преципитаты при оптимальных параметрах содержат в своем составе (масс. %): 24,01-24,99% Р2О5общ., 19,71-20,02% Р2О5усв. по 2%-ной лимонной кислоте, 26,75-28,74% СаОобщ., 22,17-22,42% СаОусв. по 2%-ной лимонной кислоте. Показана принципиальная возможность получения преципитата путем вза- имодействия минерализованной массы фосфоритов Центральных Кызылкумов с концентрированной азотной кислотой. ABSTRACT Obtaining fertilizer precipitate from nitricphosphoricacid suspensions received by decomposing mineralized mass with following neutralization by Ca(OH)2 without separation of insoluble residue are studied. It is revealed that рН of solution plays important role at obtaining fertilizer precipitate. The optimal pH of solution is defined and it is equal 5,0- 5,5. All concentrations of acid are optimal. Precipitates obtained at optimum parameters contain in their composition (wt.%): 24,01-24,99 % Р2О5total, 19,71-20,02 % Р2О5 acceptable by 2 % citric acid, 26,75-28,74 % of CaOtotal, 22,17-22,42 % of CaO acceptable by 2 % citric acid. Possibility of obtain precipitate by interaction mineralized mass of phosphorites Central Kyzylkum with concentrated nitric acid is shown. Ключевые слова: минерализованная масса, азотная кислота, азотно-фосфорно-кислотная пульпа, суспензия гидроксида кальция, удобрительный преципитат. __________________________ Библиографическое описание: Султонов Б.Э., Сапаров А.А., Намазов Ш.С. Азотнокислотное получение преци- питата на основе минерализованной массы из фосфоритов Центральных Кызылкумов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2018. № 11(56). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6629

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Keywords: mineralized mass, nitric acid, nitricphosphoricacid pulp, suspension of calcium hydroxide, fertilizer pre- cipitate. ________________________________________________________________________________________________ Введение. В связи с образованием минерализо- 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 и 6,0. Затем нейтрализованный ванной массы (12-15% Р2О5), являющейся отходом раствор разделяли на жидкую и твердую фазы мето- производства мытого обожженного фосфоконцентр- дом фильтрации. При нейтрализации азотно-кислот- ата, а также дороговизной серной и фосфорной кис- ной пульпы фосфатов гидроксидом кальция происхо- лот большое значение для производства преципитата дит реакция между Н3РО4 и Ca(ОН)2, в результате ко- приобретает переработка этого отхода. Использова- торой образуются дикальцийфосфат и вода. При этом ние химической энергии азотной кислоты и минера- в пульпе протекает реакция: лизованной массы для производства преципитата способствует улучшению технико-экономических Н3РО4 + Ca(ОН)2= ↓CaHPO4 + 2H2O (6) показателей процесса получения бесхлорных удобре- Кроме того в пульпе происходит следующая ре- ний. Подобный подход позволяет получать более де- акция: шевый продукт – преципитат. 2R(NO3)3 + 2Н3РО4 + 3Ca(ОН)2= 3Ca(NO3)2 + ↓2RРО4 + 6H2O (7), которая снижает качество преци- Образующийся в процессе преципитирования питата. По мере увеличения рН-среды будет проис- раствор нитрата кальция можно использовать как жидкое азотно-кальциевое удобрение или перераба- ходить следующая реакция: 2Н3РО4 + 3Ca(ОН)2= тывать в другие виды удобрения по известным тех- ↓Ca3(PO4)2 + 6H2O (8), которая уменьшает усвояемую нологиям. форму фосфора. Полученный влажный преципитат двукратно промывали горячей водой при соотноше- Ранее нами был исследован способ получения ниях сухой осадок : Н2О = 1 : 2,5 и 1 : 2,0. Влажные удобрительных преципитатов на основе минерализо- осадки высушивали при температуре 80-90оС. Высу- ванной массы и соляной кислоты [1; 3-6]. Основными шенные образцы преципитатов и фильтраты анали- недостатками этого способа являются: обильное пе- зировали по общеизвестным методикам [2]. нообразование (так как используется разбавленная соляная кислота), медленная скорость фильтрации Результаты и их обсуждение. Результаты по солянокислотных растворов фосфатов и образование получению преципитата из минерализованной массы больших объемов слабых растворов хлорида каль- приведены в таблице. Из приведенных данных ция, который практически нигде не используется. видно, что с увеличением рН-среды при одной кон- Исходя из вышеизложенного, целью настоящей ра- центрации кислоты наблюдается увеличение Р2О5общ. боты является изучение процесса прямого получения в полученных образцах преципитата. Аналогичная удобрительного преципитата (дикальцийфосфата) из картина наблюдается и для СаОобщ.. Например, при азотно-кислотных пульп, полученного при разложе- 45%-ной концентрации азотной кислоты с увеличе- нии минерализованной массы азотной кислотой. нием рН-среды от 2,5 до 6,0 содержание Р2О5общ. в по- лученных образцах преципитата повышается с 19,31 Объекты и методы исследования. Для проведе- до 25,25%. Содержание СаОобщ. повышается с 20,42 ния лабораторных экспериментов использовали сле- до 29,80%. Здесь наблюдается относительное умень- дующий высококарбонизированный фосфорит: ми- шение содержания P2O5усв. по 2%-ной лим. к-те и нерализованная масса, имеющая состав, вес, %: 14,60 СаОусв. по 2%-ной лим. к-те с 98,14 до 75,00% и с – Р2О5, 43,99 – СаО; 14,11 – СО2, 1,58 – SO3; 10,82 – 97,99 до 74,13% соответственно. При этом степень н.о.; СаО : Р2О5 = 3,01. Концентрацию азотной кис- перехода P2O5 в жидкую фазу, т. е. потеря P2O5 со- лоты варьировали от 45 до 55%. Норму азотной кис- ставляет от 14,95 до 2,51%. Содержание водной лоты брали 100% от стехиометрии на СаО в исход- формы кальция и общего азота уменьшается с 6,29 до ных фосфоритах. Разложение фосфатного сырья про- 1,05% и с 1,57 до 0,39%. Аналогичная картина водили на лабораторной установке, состоящей из наблюдается и при других концентрациях азотной трубчатого стеклянного реактора, снабженной вин- кислоты. С увеличением концентрации азотной кис- товой мешалкой, приводимой в движение электромо- лоты с 45 до 55% наблюдается незначительное уве- тором. Продолжительность процесса разложения со- личение СаОводн. в полученных продуктах, и, наобо- ставляет 25-30 мин. Температуру реакционной массы рот, содержание Р2О5общ. незначительно уменьша- поддерживали на уровне 40оС. ется. Это говорит о том, что с увеличением концен- трации азотной кислоты наблюдается некоторое При разложении фосфоритов азотной кислотой в уменьшение скорости фильтрации преципитатной основном происходят следующие химические реакции: пульпы и за счет этого в полученных продуктах оста- ется много нитрата кальция. Например, при примене- Са5(РО4)3F +10HNO3 = 5Ca(NO3)2 + 3H3РО4 + ↑HF (1) нии 45%-ной азотной кислоты в одинаковых средах СаCО3 +2HNO3 = Ca(NO3)2 + ↑CО2 + H2O (2) рН (рН-среды – 5,0) содержание СаОводн. и азота со- MgCО3 +2HNO3 = Mg(NO3)2 + ↑CО2 + H2O (3) ответственно равно 1,26 и 0,47%, при использовании 2SiO2 + 10HF = ↑SiF4 + H2SiF6 + 4H2O (4) 55%-ной кислоты оно равно 1,33 и 0,51%. Значит, при использовании 55%-ной азотной кислоты наблю- R2O3 + 6HNO3 = 2R(NO3)3 + 3H2O, где R=Al, Fe (5) дается незначительное ухудшение качества преципи- тата. После разложения полученную азотно-кислот- ную пульпу фосфатов нейтрализовали суспензией гидроксида кальция до значения рН пульпы 2,5; 3,0; 16

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Основной химический состав преципитатов, полученных Таблица 1. при различных концентрациях HNO3 и рН-среды Степень № pH- P2O5усв Химический состав преципитатов, % перехода опы- среды по P2O5 усв тов Р2О5 в 2,5 P2O5общ. лим. CaOобщ. CaOусв. CaOвод. Nобщ. P2O5общ CaO усв ,% рас- 1 3,0 19,31 к-те по лим. твор, % 2 3,5 Концентрация HNO3 = 45% к-те, % CaOобщ 3 4,0 18,95 20,42 20,01 6,29 1,57 14,95 4 4,5 98,14 97,99 10,29 5 5,0 8,06 6 5,5 20,56 19,53 21,62 20,34 5,11 1,27 94,99 94,08 6,01 7 6,0 4,99 8 21,47 19,78 22,25 20,27 3,84 0,99 92,13 91,10 3,75 2,5 3,05 9 3,0 22,35 19,92 23,57 20,80 2,56 0,85 89,13 88,25 2,51 10 3,5 11 4,0 23,26 20,05 24,66 21,21 1,68 0,56 86,20 86,01 13,86 12 4,5 9,25 13 5,0 24,15 20,14 26,57 21,94 1,26 0,47 83,39 82,57 7,81 14 5,5 5,82 15 6,0 24,99 19,71 28,74 22,42 1,11 0,42 78,87 78,01 4,56 16 3,42 2,5 25,25 18,94 29,80 22,09 1,05 0,39 75,00 74,13 2,86 17 3,0 19,22 18,90 98,34 98,10 2,23 18 3,5 Концентрация HNO3 = 50% 19 4,0 20,48 20,09 6,35 1,63 12,88 20 4,5 8,98 21 5,0 20,46 19,48 21,69 20,42 5,16 1,31 95,21 94,14 7,49 22 5,5 5,61 23 6,0 21,38 19,74 22,36 20,40 3,89 1,05 92,33 91,23 4,26 24 3,28 22,27 19,99 23,70 20,96 2,60 0,89 89,76 88,44 2,71 2,11 23,18 20,03 24,78 21,36 1,72 0,60 86,41 86,20 24,09 20,14 26,71 22,08 1,30 0,51 83,60 82,67 24,90 19,67 28,83 22,54 1,14 0,45 78,99 78,18 25,09 18,87 29,91 22,20 1,08 0,42 75,21 74,22 19,12 18,84 98,54 98,20 Концентрация HNO3 = 55% 20,56 20,19 6,40 1,68 20,28 19,35 21,75 20,51 5,20 1,35 95,41 94,30 21,27 19,68 22,42 20,48 3,93 1,10 92,52 91,35 22,21 19,89 23,76 21,06 2,64 0,95 89,55 88,64 23,11 20,02 24,84 21,45 1,76 0,64 86,63 86,35 24,01 20,02 26,75 22,17 1,33 0,51 83,38 82,88 24,79 19,61 28,87 22,60 1,17 0,47 79,10 78,28 24,95 18,80 29,96 22,28 1,11 0,44 75,35 74,37 Одним из преимуществ использования более Из данных рисунка видно, что с увеличением рН- концентрированной кислоты является образование среды степень преципитирования увеличивается зна- более концентрированных растворов нитрата каль- чительно, но с увеличением концентрации азотной ция, которые можно перерабатывать в целевые про- кислоты степень преципитирования незначительно дукты с более низкими экономическими затратами. уменьшается. Все концентрации азотной кислоты яв- На рисунке показана зависимость изменения степени ляются оптимальными, а рН-среда 5,0-5,5. При этом преципитирования азотно-кислотной пульпы от рН- степень преципитирования находится в пределах среды и концентрации азотной кислоты. 96,25-97,29%. 17

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Рисунок 1. Степень перехода Р2О5 в раствор в зависимости от рН-среды. Концентрация HNO3: 1 – 45%, 2 – 50% и 3 – 55% Заключение. Исследован способ получения 1. Возможность вовлечения отходов термиче- удобрительного преципитата из азотно-фосфорно- ского обогащения фосфоритов Центральных Кызыл- кислотных суспензий путем разложения минера- кумов – минерализованной массы для переработки с лизованной массы азотной кислотой с последующей получением преципитатов, содержащих 24,01- нейтрализацией Са(ОН)2. Выявлено, что рН-среда 24,99% Р2О5. играет важную роль при получении удобрительных преципитатов. Определена оптимальная рН-среда, 2. Возможность использования растворов нит- она равна 5,0-5,5. Все концентрации кислоты рата кальция, образующихся при получении преци- являются оптимальными. Полученные образцы пре- питатов как жидкое удобрение. ципитатов при оптимальных условиях содержат в своем составе 24,01-24,99% Р2О5общ., 19,71-20,02% 3. Значительное снижение теплоэнергетических Р2О5усв. по 2 %-ной лимонной кислоте, 26,75-28,74% затрат. СаОобщ., 22,17-22,42% СаОусв. по 2 %-ной лимонной кислоте. В качестве удобрения преципитат обладает мно- гими достоинствами: он негигроскопичен, рассып- Таким образом, показана принципиальная воз- чат, сух и хорошо рассеивается, имеет высокую кон- можность получения преципитата путем взаимодей- центрацию усвояемой Р2О5 (что способствует опти- ствия минерализованной массы фосфоритов Цен- мизации роста и развития растений, ускорению про- тральных Кызылкумов с концентрированной азотной цесса формирования, созревания и прибавке урожая) кислотой. и высокую агрохимическую эффективность на всех типах почв и для всех культур. Нейтральный рН Достоинствами предлагаемого способа получе- удобрения не нарушает естественного рН почвенной ния преципитата из минерализованной массы фосфо- среды, не изменяет состав почвенных микробных со- ритов Центральных Кызылкумов являются: обществ; почва обогащается антагонистом токсич- ных веществ – кальцием и кремнием, содержащи- мися в удобрении. Список литературы: 1. Изучение процесса получения преципитата из фосфоритов Центральных Кызылкумов / Б.Э. Султонов, Ш.С. Намазов, О.И. Попова, А.М. Реймов // Сб. мат-лов Х Междунар. науч.-практ. конф. «Новый поиск в современном мире». – Махачкала, 2015. – С. 23-26. 2. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов / М.М. Винник, Л.Н. Ербанова, П.М. Зайцев и др. – М.: Химия, 1975. – 218 с. 3. Солянокислотная переработка высококарбонатной фосфоритовой муки Центральных Кызылкумов на удоб- рительный преципитат / Б.Э. Султонов, А.Р. Сейтназаров, Ш.С. Намазов, А.М. Реймов // Химическая про- мышленность. –2015. – № 4. – С. 163-168. 4. Султонов Б.Э., Намазов Ш.С., Закиров Б.С Солянокислотное получение преципитата на основе минерализо- ванной массы из фосфоритов Центральных Кызылкумов // Горный вестник Узбекистана. – 2015. – № 1. – С. 99-101. 18

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. 5. Султонов Б.Э., Намазов Ш.С., Попова О.И. О возможности получения преципитата из химически обогащен- ного фосфоритового концентрата // Сб. мат-лов Х Междунар. науч.-практ. конф. «Перспективы развития научных исследований в XXI веке». – Махачкала, 2016. – С. 27-28. 6. Султонов Б.Э., Намазов Ш.С., Попова О.И. Солянокислотная переработка некондиционного фосфатного сы- рья на преципитат // Сб. мат-лов VII Междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы современной науки в XXI веке». – Махачкала, 2015. – С. 49-52. 19

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ 2,5-ДИМЕТИЛГЕКСИН-3-ДИОЛА-2,5 Умрзоков Абдулла Тоштемирович соискатель кафедры химической технологии Навоинского государственного горного института, 210100, Республика Узбекистан, ул. Жанубий, 27а Мухиддинов Баходир Фахриддинович профессор кафедры химической технологии Навоинского государственного горного института, 210100, Республика Узбекистан, ул. Жанубий, 27а Нурмонов Сувонкул Эрханович профессор кафедры общей и неорганической химии Национального университета Узбекистана им. М. Улугбека, 100174, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Университетская, 4 Вапоев Хусниддин Мирзаевич доцент кафедры химической технологии Навоинского государственного горного института, 210100, Республика Узбекистан, ул. Жанубий, 27а Алиев Тогаймурод Баратович доцент кафедры химической технологии Навоинского государственного горного института, 210100, Республика Узбекистан, ул. Жанубий, 27а Умарова Журсин Рузимуродовна преподаватель кафедры химической технологии Навоинского государственного горного института, 210100, Республика Узбекистан, ул. Жанубий, 27а HETEROGENEOUS CATALYTIC SYNTHESIS OF 2,5-DIMETHYLHEXINE-3-DIOL-2.5 Аbdulla Umrzokov Researcher of department Chemical technology Navoi State Mining Institute, 210100, The Republic of Uzbekistan, Janubi st., 27а Baxodir Muhiddinov Professor of department Chemical technology Navoi State Mining Institute, 210100, The Republic of Uzbekistan, Janubi st., 27а Suvanqul Nurmonov Professor of department General and nonorganic National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, 100174, Republic of Uzbekistan, Tashkent, University st., 4 Khusniddin Vapoyev Head of department Chemical technology Navoi State Mining Institute, 210100, The Republic of Uzbekistan, Janubi st., 27а Togaymurod Aliyev Head of department Chemical technology Navoi State Mining Institute, 210100, The Republic of Uzbekistan, Janubi st., 27а Jursin Umarova Teacher of department Chemical technology Navoi State Mining Institut, 210100, The Republic of Uzbekistan, Janubi st., 27а __________________________ Библиографическое описание: Гетерогенно-каталитический синтез 2,5-диметилгексин-3-диола-2,5 // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Умрзоков А.Т. [и др.]. 2018. № 11(56). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6577

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. АННОТАЦИЯ В статье приводятся результаты исследования гетерогенно-каталитического взаимодействия ацетилена и аце- тона с образованием 2,5-диметилгексин-3-диола-2,5 с использованием медь-висмут-никель-каолиновых (МВНК) и медь-висмут-никель-бентонитовых (МВНБ) катализаторов в зависимости от их природы, содержания и темпе- ратуры реакций. Проведены квантово-химические расчеты, и на их основании показаны реакционные центры молекул. ABSTRACT The article presents the results of a study of heterogeneous-catalytic interaction of acetylene and acetone with the formation of 2,5-dimethylhexin-3-diol-2,5 using copper-bismuth-nickel-kaolin (CBNK) and copper-bismuth-nickel-ben- tonite ( CBNB) catalysts, depending on their nature, content and temperature of the reactions. Quantum-chemical calcu- lations were carried out and on their basis the reaction centers of the molecules were shown. Ключевые слова: 2,5-диметилгексин-3-диола-2,5, гетерогенный катализ, ацетилен, ацетон, медь-висмут-ни- кель-каолиновых, медь-висмут-никель-бентонитовых, температуры. Keywords: 2,5-dimethylhexin-3-diol-2,5, heterogeneous catalytic, acetylene, acetone, copper-bismuth-nickel-kao- lin, copper-bismuth-nickel-bentonite, temperature. ________________________________________________________________________________________________ Введение. Ацетиленовые спирты широко приме- намного улучшают их химические свойства и расши- няются в различных полимерах как мономеросвязу- ряют область применения. ющие агенты при синтезе искусственных волокон, а также в виде дефолиантов и пестицидов в сельском Известно, что диолы синтезируются на основе хозяйстве, кроме того они являются исходными про- различных реакций (методами Фаворского, Иоцича, дуктами при получении клея, красок и пластифика- Реппе) из карбонила и ацетиленовых соединений. торов. В качестве дубильных компонентов использу- При этом сначала образуются ацетиленовые спирты, ются в кожевенной и текстильной промышленности, затем ацетиленгликоли. Как известно, в атомах меди, в качестве сырья широко применяются при получе- серебра, ртути, цинка, кадмия, никеля имеются d- нии медицинских препаратов [1; 2]. орбитали, которые образуют с ацетиленом π-ком- плексы. Поэтому их соединения в качестве катализа- Реакционная способность ацетилена и его произ- тора широко применяются в химии ацетилена. водных очень высока. В химии ацетилена разрабаты- ваются новые методы образования различных ге- Механизм образования ацетиленовых спиртов теро- и карбосоединений. Тройная связь и гидрок- следующий: сильная группа в молекуле ацетиленовых спиртов Образованный 2-метилбутин-3-ол-2, присоеди- няясь еще к одной молекуле ацетона, образует 2,5- диметилгексин-3-диола-2,5 Синтез гомогенно-каталитическим методом аце- Методика эксперимента. В реактор помещается тиленовых спиртов, а также исследование их свойств 100 г приготовленного образца катализатора. Из га- приведены в некоторых источниках [3-9]. Но их син- зовой линии в реактор продувается ацетилен, затем тез и исследование гетерогенно-каталитическим ме- по каплям добавляется 500 мл ацетона. Опыт прово- тодом мало изучен. дится при 135оС. После реакции с помощью потока азота из реакционной среды удаляются дополни- Процесс образования ацетиленовых спиртов и тельно образованные газы. Затем реакционную смесь ацетиленгликолей зависит от следующих факторов: не трогают 12 часов. Из полученного катализата с по- природы катализатора, количества активных компо- мощью ледяной дистиллированной воды отделяется нентов в их составе, природы пептизаторов, реакци- органическая часть, водяная часть экстрагируется 3- онной среды, скорости подачи ацетилена. Высокая 4 раза диэтилэфиром, фильтруется и перегоняется. температура в определенном интервале и малый рас- Сушка катализата осуществляется с помощью CaCl2. ход ацетилена обеспечивают рост эффективности об- разования ацетиленгликолов. 21

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Результаты и их обсуждение. Изучено влияние что повышение количества оксида меди в составе ка- различных факторов на синтез 2,5-диметилгексин-3- тализатора существенно влияет на процесс. диола-2,5, таких как природа и количество катализа- тора, температура, продолжительность реакции. В А оксиды никеля, висмута и кобальта повышают результате взаимодействия ацетилена с ацетоном ге- срок работы катализатора, тем самым уменьшая про- терогенно-каталитический синтез 2,5-диметилгек- цессы олигомеризации, карбонизации, винилирова- син-3-диола-2,5 проводился при давлении 0,1- ния, полимеризации. Это объясняется тем, что коор- 0,5МПа в присутствии катализаторов: оксидов медь- динационная способность меди больше, чем у других висмут-никель-каолин (МВНК), медь-висмут, ко- металлов, поэтому образуются π-комплексы с трой- бальт-бентонит (МВНБ), медь-висмут-никель-цео- ными связями ацетилена. лит (МВНЦ), медь-висмут-никель-силикагель (МВНС), медь-висмут-кобальт-силикагель (МВКС) и В случае применения медь-висмут-никель-као- медь-висмут-кобальт-цеолит (МВКЦ). лина-катализатора выход продукта составляет 80,2%. На результаты опытов повлияла природа актив- Таким образом, каталитические действия МВНК- ного компонента катализатора. Также установлено, 5 более активны, чем у других катализаторов. Некоторые параметры катализаторов приведены в таблице 1. Таблица 1. Влияние природы катализатора на синтез 2,5-диметилгексин-3-диола-2,5 (пептизаторНNO3, NH4OH, метилцеллюлоза, температура 135оС) Условный знак Состав катализатора (%) Выход про- катализатора дукта, % CuО-40; Bi2О3- 8, NiО-2, Каолин-50 80,2 МВНК-5 CuО-40, Bi2О3- 8, СоО -2, Каолин-50 76,5 МВКК-5 CuО-40, Bi2О3- 8, NiО-2, Бентонит-50 77,8 МВНБ-5 CuО-40, Bi2О3- 8, СоО – 2, Бентонит-50 73,4 МВКБ-5 CuО-40, Bi2О3- 8, NiО-2, Силикагель-50 75,3 МВНС-5 CuО-40, Bi2О3- 8, СоО -2, Силикагель-50 72,5 МВКС-5 CuО-40, Bi2О3- 8, NiО-2, Цеолит-50 71,7 МВНЦ-5 CuО-40, Bi2О3- 8, СоО - 2, Цеолит-50 67,6 МВКЦ-5 Из результатов анализа видно, что катализаторы, В качестве пептизаторов использовались HNO3, включающие в себя каолин, больше влияют на выход NH4OH, метилцеллюлоза, СН3СООН, полигалакту- основного продукта, чем с бентонитом, силикагелем ронат натрия, полиакрилат натрия, результаты при- и цеолитом. менения которых приведены на рисунке. В работе также изучено влияние природы пепти- заторов на выход продукта. Из анализа результатов (рис. 1) видно, что макси- мальное значение получается при использовании в качестве пептизатора метилцеллюлозы, HNO3, NH4OH, оптимальное время процесса равно 6 часам. Рисунок 1. Влияние природы пептизаторов на производительность продукции, где: 1 – НNO3, NH4OH, метилцеллюлоза; 2 – НNO3, NH4OH, Н3СООН; 3 – НNO3, NH4OH, натрий полигалактуронат; 4 – НNO3, NH4OH, натрий полиакрилат 22

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Это обусловлено большой связующей способно- Анализ полученных результатов показывает, что стью, приводящей к прочности, пористости и боль- с повышением температуры увеличивается выход шой поверхности соприкосновения. По графику продукта, оптимальная температура для процесса видно, что с увеличением продолжительности вре- равна 135оС. Дальнейшее повышение температуры мени идет уменьшение выхода продукции, что объ- приводит к уменьшению выхода продукта, это обу- ясняется образованием смолообразных веществ, та- словлено тем, что при высоких температурах из-за ких как олигомеры и полимеры, а это в свою очередь тройных связей синтезированное вещество подверга- приводит к снижению основного продукта. ется реакции олигомеризации и полимеризации. А также изучено влияние температуры, являю- Также изучена зависимость выхода продукта от щейся одним из важнейших факторов, влияющих на количества активного компонента оксида меди, со- выход продукта. Влияние температуры изучено в ин- держащегося в катализаторе. тервале 105-145оС. Результаты приведены в таблице 2. Таблица 2. Влияние температуры на выход продукта Условный знак катализатора Температура, oC Выход продукта, % МВНК -5 МВКБ-5 105 66,7 МВНС-5 115 70,3 МВНЦ-5 125 76,2 135 80,2 145 77,4 105 64,2 115 68,3 125 73,1 135 77,8 145 73,6 105 61,5 115 65,2 125 71,3 135 75,3 145 72,1 105 58,3 115 62,1 125 67,5 135 71,7 145 68,2 Рисунок 2. Зависимость выхода продукта от количества оксида меди, имеющегося в составе катализатора (пептизатор НNO3, NH4OH, метилцеллюлоза, температура 135оС), где: 1 – МВНК-3 (CuО- 30; Bi2О3-6; NiО-1,5; Каолин-62,5); 2 – МВНК-4 (CuО-35; Bi2О3- 7; NiО-1,75; Каолин-50); 3 – МВНК-5 (CuО- 40; Bi2О3-8; NiО-2; Каолин-50); 4 – МВНК-6 (CuО-45; Bi2О3- 9; NiО-2,25; Каолин-50) 23

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Из результатов видно, что выход продукта будет Получены результаты геометрического и элек- максимальным, когда количество оксида меди тронного строения 2,5-диметилгексин-3-диола-2,5, увеличивается до 40%, далее выход продукта на рисунке 3 изображено 3D-строение этого соедине- уменьшается, это объясняется тем, что с функ- ния. Определены sp3-гибридизации атомов С1, С2, С5, циональными группами образующихся соединений С6, а также sp-гибридизации в атомах С3 и С4. металлов (Сu, Ni) могут образовываться химические связи, которые отрицательно влияют на выход про- Рисунок 3. 3D-строение молекулы 2,5- дукта. диметилгексин-3-диола-2,5 А также определена оптимальная температура А также было определено распределение зарядов процесса синтеза, равная 135оС. Индивидуальные и электронной плотности 2,5-диметилгексин-3- особенности синтезированного 2,5-диметилгексин-3- диола-2,5 (рис. 4). Распределение электронных заря- диола-2,5 охарактеризованы ИК-спектрами. В ИК- дов выбранной молекулы показывает, что в атоме спектре наблюдаются полосы поглощения в области кислорода 2,5-диметилгексин-3-диола-2,5 идет 3700-3500 см-1, относящиеся к деформационному ко- накопление отрицательного заряда, поэтому атом лебанию гидроксильных групп, а валентные колеба- кислорода является реакционным центром и в нем ния этой же группы проявляются в области 1400 см- происходит процесс каталитического винилирова- 1 . Для метиленовых групп полосы поглощения ния. наблюдаются в области 2850 см-1, деформационные колебания соответствующей тройной связи -С≡С- в области 2500 см-1, а также колебание для С-О-группы в области 1110 см-1. Таким образом, результаты ИК-спектроскопии подтверждают строение 2,5-диметилгексин-3-диола- 2,5. В настоящее время в органической химии для определения активных центров химических реакций и уточнения механизмов образования большое значе- ние имеет применение компьютерной техники и про- грамм. В этой работе на основе программы HypeChem.PM3 сделаны квантово-химические рас- четы распределения зарядов, общей энергии, энергии образования дипольного момента, энергии элек- трона, энергии ядра, теплотообразования, электрон- ной плотности ацетилена, ацетона и 2,5-диметилгек- син-3-диола-2,5. Рисунок 4. Распределение зарядов в молекуле Кроме того были проведены квантово-химиче- теплотообразование, энергия ядра, дипольный мо- ские расчеты вещества: общая энергия образования, мент. 24

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Квантово-химический расчет исходных и синтезированных веществ Таблица 3. Квантово- Общая Энергия Теплота Энергия Энергия Ди химичес энергия, образования, образования, электрона, эВ ядра, польный кие парамет ккал/моль момент ккал/моль ккал/моль ккал/моль ры 6489,1035 (D) 21068,6210 Исходные вещества 6486,5493 Ацетилен 46922,69531 0,01728 Ацетон 391,2214 54,76257 12975,6523 1,809 2,5-диметил 1057,668213 1,937164783 67991,3125 2,356 гексин-3- диол-2,5 Синтезированное вещество 40371,1093 2284,808105 69,14212799 203224,5156 162853,4063 Выводы. Синтезирован 2,5-диметилгексин-3- и синтезированного вещества. Были определены ре- диол-2,5 гетерогенно- каталитическим методом на акционные центры продуктов оптимальные условия основе ацетилена и ацетона. Изучено влияние на про- цесс синтеза природы катализатора, количества но- для образования 2,5-диметилгексин-3-диола-2,5 (ка- сителя и пептизатора, используемых в подготовке ка- тализатор СuO-40; Bi2O3-8; NiO-2, каолин-50, темпе- тализатора, количества активных компонентов, тем- ратура 135оС, продолжительность времени 6 часов и пературы и продолжительности реакции. А также пептизаторы – HNO3.NH4OH, метилцеллюлоза), при проведены квантово-химические расчеты исходного которых выход продукта будет составлять 80,2%. Список литературы: 1. Влияние природы и количества катализаторов на синтез ацетиленовых спиртов / А.Т. Умрзоков, Б.Ф. Мухиддинов, Х.М. Вапоев и др. // Актуальные проблемы химической технологии. – Бухара, 2014. – С. 105. 2. Кинетика синтеза винилового эфира бутин-1-ола-3 / Х.М. Вапоев и др. // Мат-лы науч.-практ. конф. профес- соров и преподавателей – молодых ученых Национального университета Узбекистана. – Ташкент, 2008. – С. 58-59. 3. Нуклеофильное присоединение к ацетиленам в сверхосновных каталитических системах. XIV. Винилирова- ние диолов в системе CsF-NaOH / Л.А. Опарина, М.Я. Хилько, Н.А. Ченишева и др. // Журнал органической химии. – 2005. – Т. 41. – № 5. – С. 77-82. 4. Нурмонов С.А., Сирлибоев Т.С., Мавлоний М.Е. Синтез новых ароматических ацетиленовых спиртов и их виниловых производных на основе фенилацетилена // Химико-химическая технология. – 2008. – № 1. – С. 34-39. 5. Сирлибоев Т.С., Нурмонов С.Э. Синтез новых виниловых соединений на основе 1-фенил-3-метилпентин-1- ол-3 // Доклады Академии наук Республики Узбекистан. – 2007. – № 4. – С. 59-64. 6. Сирлибоев Т.С., Нурмонов С.Э., Хуррамов М. Каталитическое действие на синтез ароматических ацетиле- новых спиртов и их производных // Научно-практическая конференция молодых ученых и профессоров-пре- подавателей химического факультета. – Ташкент, 2006. – С. 26-29. 7. Технологические параметры синтезов на основе бутин-1-ола-3 / Х.М. Вапоев и др. // Химическая промышленность сегодня. – 2009. – № 6. – С. 12-16. 8. Трофимов Б.А. Реакции ацетилена в суперосновных средах // Успехи химии. – 1981. – Т. 50. – Вып. 2. – С. 248-272. 9. Умрзоков А.Т., Мухиддинов Б.Ф., Вапоев Х.М. и др. /Влияние природы и количества катализаторов на выход винилового эфира пропин-2-ола-1// // Мат-лы республик. науч.-техн. конф. «Перспективы науки и производства химической технологии в Узбекистане» (Навои, 23-24 мая, 2014 г.). – Навои, 2014. – С. 90. 25

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. ЭНЕРГЕТИКА РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОДНОМЕРНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ВОЛН ОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ Хамрокулов Зохидбек Абдусаматович д-р техн. наук, Ферганского филиала Ташкентского университета информационной технологии имени Мухаммада ал-Хоразмий Узбекистан, г. Фергана Ахунджанов Умиджон Юнусович ассистент кафедры «Программный инжиниринг» Ферганского филиала Ташкентского университета информационной технологии имени Мухаммада ал-Хоразмий Узбекистан, г. Фергана Е- mail: [email protected] THE ONE-DIMENSIONAL NONLINEAR PROPAGATION OF PLASTIC WAVES HOMOGENEOUS MEDIUM Zohidbek Hamrakulov Doctor of science in technics, Fergana branch of Tashkent university of information technologies named after Muhammad al-Khwarizmi, Uzbekistan, Fergana Umidjon Akhundjanov assistant, department «Programming engineering» Fergana branch of Tashkent university of information technologies named after Muhammad al-Khwarizmi, Uzbekistan, Fergana АННОТАЦИЯ Рассматриваются задачи о распространениии одномерных пластических волн в грунте при воздействииии на границу грунтового полупространства интенсивной нагрузки P0 (t) убываюшего профиля. ABSTRACT In this article observe the problem of spread of the one – dimensional plastic waves in the ground with influence to the board of ground half – space of the intensive load P0 (t) of the descending profile. Ключевые слова: Распространение пластические волн, дифференциальное уравнение, граничные условие, массовой скорость, скорость фронта. Keywords: The spread of plastic waves, the differential equation, the boundary condition, the velocity of the mass, the velocity of the front. ________________________________________________________________________________________________ Вопросы динамики быстротекущих процессов в нических и заглубленных в грунт сооружений, ком- структурно-неоднородных средах с различными муникаций, тоннелей метрополитена и их элементов включениями становится всё более актуальными. в сейсмических районах страны. Это связано с использованием взрыва в породном хо- зяйстве, необходимостью прогнозирования прочно- Очевидно, что при интенсивных кратковремен- сти специальных подземных сооружений и элемен- ных сейсмовзрывных и других воздействиях, в боль- тов конструкции в зонах интенсивного воздействия шинстве встречающихся в практике случаев напря- взрывного или сейсмического характера, а также с женные состояние сооружений, конструкции и окру- обеспечением сейсмостойкости различных гидротех- жающей их среды (грунт, воздух, вода) находятся за пределами упругости, а их материалы подвергаются, в основном упруго пластическим деформациям. В __________________________ Библиографическое описание: Хамрокулов З.А., Ахунджанов У.Ю. Распространении одномерных нелинейных пластических волн однородной среде // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2018. № 11(56). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6584

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. этом случае, для определения нагрузок на много- Для решения задачи в области 1(рис.1), где про- исходит жесткая разгрузка, имеем уравнения движе- слойные подземные сооружения различной формы от ния, неразрывности и состояния среды, соотношения на фронте волны r  R(t) и граничное условие выше указанных воздействий необходимо в первую (начальные условия – нулевые) в виде [3]. очередь исследовать распространение упругопласти- ческих, в том числе пластических, волн в окружаю- щей на слоистой среде и их кинематические пара- метры. U 1 P   U U  dt  r dt  r r  В связи с выше изложенным рассматриваются   0,     0, рад задач о распространении и отражении одномер- ных (плоской и сферической) пластических волн в   1 0   * (r), (1)  (2) грунтах и слоистых средах при воздействии на гра- (3) r r ницу каверны  интенсивной и монотонно убы- P*  * *  0  0 R2 (t) * (t), U (t )   (t ) R(t ), вающей во временны нагрузки P0 (t). Отметим, что аналогичные задачи ранее были ис- P*(t)  1 * 2 *2 , при r  R(t) следованы в работах [1; 2; 3]. Причем в [2] аналити- P(r,t)  P0 (t), при r  r0 чески обратным способом решения задачи о распро- странении плоской и сферической волк в нелинейно- Где U  массовая скорость,   плотность; P  дав- сжимаемой среде с линейной и ломанной (в виде ление;   объемная деформация; 1,2  положи- тельные экспериментально определяемые коэффици- двух прямых с различными модулями юнга E1 и E2 ) енты,   0,1, 2  относятся к плоскому, цилиндриче- разгрузками. Эти задачи в рамках «пластических га- скому и сферическому слою. Параметры среды, от- носящийся к фронту, обозначены сверху звездочкой. зах» при конечных деформациях среды рассмотрены Решая уравнение (1) с учетом (2) и (3) аналитическим способом определяем давление и массовой скорости в [1] для идеальной пластической среды, а с учетом на возмущённых областях 1,2,3...и т. д. и на фронте волны на r  R(t) а также объёмная деформация. касательных напряжений грунта в [2]. В этих работах Результаты расчётов для исходных параметров рассматриваемые задачи сведены к системе двух ин- тегро-дифференциальных уравнений относительно радиуса каверны и функции деформации (r) , кото- рые решаются численно на ЭВМ. 1  121.27МПа,2  58.73102 МП E  14102 МПа В предлагаемой работе в отличие от [1; 2; 3], (4) выше указанные одномерные задачи при малых де- P0  10МПа, P1  3МПа,  0  2кНС2 / М 4, r0  0,1м формациях грунта решены для случая когда в обла- сти разгрузки среды зависимость между давлением в случае, когда профиль нагрузки задан в виде. P и объёмной деформации  состоит из вертикаль- ной и наклеенной прямой с модулем Юнга Е. Как было сказано выше, при интенсивных воздействиях грунт моделируется нелинейно – сжимаемой идеаль- ной средой, обладающей за фронтом ударной волны r  R(t) необратимым процессом разоружения. На P0 (t)  P0 exp(t) (5) фронте ударной волны, где происходит нагружение Приводятся на рис.2 где внутренние масштабы среды, зависимость между давлением P и объёмной по r и по t соответствуют случаю  0 . деформацией  принимается в виде полинома вто- В случаях распространения в грунте цилиндриче- ской и сферической пластической волны поверх- рой степени P  (1  2 )  , а разгрузочная ветвь ность изобары давления, где P(r,t)  P0 , получается вытянутой во времени а в плоском случае вытянутой этой диаграммы P   состоит из вертикальной и в сторону пространственной координаты r . Ско- наклеенной с модулем юнга E линии (рис.1). Если в рость сферической волны R(t) в зависимости от вре- области возмущения (рис.1 область1) давление мени затухает быстрее, чем скорость цилиндриче- P(r,t)  P, где P1 - заданная постоянная величина, ской и плоской волн. В случае распространения в то, в отличие от [1; 3], имеет место вертикальная раз- грунте плоской волны распределение объемной де- грузка, далее при P(r,t)  P1, - необратимая упругая формации  (t) и массовой скорости U (t) на поверх- разгрузка среды со скоростью распространения ности R*(t) при P(r,t)  P1  const, имеют немоно- CP  E / P0 . На линии r  R*(t) (рис.1) давление P(r,t)  P1, является постоянной величиной, а де- тонный характер, т. е. вблизи фронта волны имеет место возрастание вышеуказанных параметров в за- формации  зависит от временит. В зависимости от висимости от времени t (Рис.2). Величины парамет- величины скорости R*(t)  dR*(t) / dt в физической ров P*(t), R(t),U* (t),и * (t) на фронте волны в зави- плоскости (r,t) возникают различные волновые симости от времени уменьшаются по нелинейному закону. схемы [1]. Построим аналитические решения задач с учетом этого обстоятельства. 27

№ 11 (56) ноябрь, 2018 г. Рисунок 1. Волновая схема для плоской задачи Рисунок 2. Изменение массовой скорости и объемной деформации на поверхности, где в зависимости от времени Список литературы: 1. Атабоев К., Мамадалиев Н. Распространение одномерной пластической волк в среде с линейной и ломанной разгрузками. –ПМТФ, №3, 1981, с141-149. 2. Рахматулин Х.А., Сагомонян А.Я., Алексеев Н.А. // Вопросы динамика грунтов – М.: Изд-во МГУ, 1964. – 239 с. 3. Рахматулин Х.А. Степанова Л.Н. О распространении ударной волны взрыва в грунтах. вопросы теории раз- рушения пород действием взрыва – Изд-во АН СССР. 1958, – С149-156 28

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ДЛЯ ЗАМЕТОК

Научный журнал UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ № 11(56) Ноябрь 2018 Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 – 66236 от 01.07.2016 Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 – 54434 от 17.06.2013 Подписано в печать 25.11.18. Формат бумаги 60х84/16. Бумага офсет №1. Гарнитура Times. Печать цифровая. Усл. печ. л. 2. Тираж 550 экз. Издательство «МЦНО» 125009, Москва, Георгиевский пер. 1, стр.1, оф. 5 E-mail: [email protected] www.7universum.com Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета в типографии «Allprint» 630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3 16+