Verankerung, Wachstum und Beladung von metall-organischen Gerüstverbindungen auf funktionalisierten Oberflächen

Das Ziel dieser Doktorarbeit bestand in der Untersuchung des Wachstums von metall-organischen Gerüstverbindungen in Form eines dünnen Filmen auf funktionalisierten Goldoberflächen und in der Charakterisierung der Eigenschaften der verankerten MOF-Filme, wobei dies für drei MOFs (HKUST-1, [Cu2(bdc)2dabco] und [Cu2(ndc)2dabco]) durchgeführt wurde

Combined reactive‐separation process epoxidation of natural rubber production waste

Предложена  схема  совмещенного  реакционно‐разделительного  про‐ цесса эпоксидирования скрапа натурального каучука в cреде вода‐ксилол. Дана коли‐ чественная и качественная оценка результатов химической модификации.  The A scheme of combined reactive separation process epoxidation of natu- ral rubber scrap in water‐xylene medium was proposed. A quantitative and qualitative as‐ sessment of the results of chemical modification was given.

Оптимізація процесу отримання епоксидованого натурального каучуку для розробки нових композиційних матеріалів на його основі

The object of research is the process of epoxidation of natural rubber scrap. Epoxidized natural rubber (ENR) has a wide range of applications, for example, in treadmill coatings, special tires, belt drives, hoses, shoes, adhesives, sealants, floor coverings and other areas where only special synthetic rubbers are used. Natural rubber (NR) is modified by the epoxidation reaction to achieve higher oil resistance, increased adhesion, weather resistance and damping characteristics of materials with its use. Promising is the processing of secondary, non-standard, natural rubber (scrap) as a raw material for the ENR production. Thus, the task of scrap disposal and its return to the production cycle is solved. To accomplish the task of epoxidation of secondary rubber, the possibility of conducting combined physicochemical processes in a two-phase water-xylene medium in one reaction space was studied to reduce the total energy costs. The use of a combined reaction-separation process for the epoxidation of scrap of natural rubber allows to solve the problem of accumulation and disposal of rubber waste in the most efficient way. It is possible to obtain a product with a regulated functionalization degree without a significant amount of by-products. To find the optimal regime for conducting the combined reaction-separation process of epoxidation, the method of the planned experiment was used to obtain the regression equation with its subsequent analysis. The obtained regression equation makes it possible to optimize the conditions for conducting the process of epoxidation of nanocrystals with obtaining products with desired properties. As a result of the implementation of the planned experiment, it is found that epoxidation at a temperature of 93 °C of a diluted (10 % wt.) solution of natural rubber with peracetic acid formed "in situ" provides a higher epoxidation degree. The conditions and ratios of the components are selected under which NR retains aggregative stability during epoxidation in a water-xylene medium.Объектом исследования является процесс эпоксидирования скрапа натурального каучука. Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) имеет широкий диапазон применения, например, в покрытиях беговых дорожек, шинах специального назначения, ременных передачах, шлангах, обуви, клеях, герметиках, напольных покрытиях и других областях, где используют только специальные синтетические каучуки. Натуральный каучук (НК) модифицируется реакцией эпоксидирования для достижения более высокой маслостойкости, повышенной адгезии, атмосферостойкости и демпфирующих характеристик материалов с его применением. Перспективной является переработка вторичного, несоответствующего стандартам, натурального каучука (скрапа) как сырья для получения ЭНК. Таким образом, решается задача утилизации скрапа и возврат его в производственный цикл. Для реализации задачи эпоксидирования вторичного каучука изучалась возможность проведения совмещенных физико‐химических процессов в двухфазной среде вода‐ксилол в одном реакционном пространстве для снижения общих энергетических затрат. Использование совмещенного реакционно-разделительного процесса для эпоксидировании скрапа натурального каучука позволяет решить проблему накопления и утилизации отходов каучукового производства наиболее эффективным способом. Удалось получить продукт с регулированной степенью функционализации без значительного количества побочных продуктов. Для поиска оптимального режима проведения совмещенного реакционно-разделительного процесса эпоксидирования применялся метод планированного эксперимента с получением уравнения регрессии с его последующим анализом. Полученное уравнение регрессии позволило оптимизировать условия ведения процесса эпоксидирования НК с получением продуктов с заданными свойствами. В результате реализации планированного эксперимента, установлено, что эпоксидирование при температуре 93 °С разбавленного (10 % мас.) раствора натурального каучука надуксусной кислотой, образующейся «in situ», обеспечивает более высокую степень эпоксидирования. Подобраны условия и соотношения компонентов, при которых НК сохраняет агрегативную устойчивость в процессе эпоксидирования в среде вода-ксилол.Об’єктом дослідження є процес епоксидування скрапу натурального каучуку. Епоксидований натуральний каучук (ЕНК) має широкий діапазон застосування, наприклад, в покриттях бігових доріжок, шинах спеціального призначення, ремінних передачах, шлангах, взутті, клеях, герметиках, підлогових покриттях і інших галузях, де використовували тільки спеціальні синтетичні каучуки. Натуральний каучук (НК) модифікується реакцією епоксидування для досягнення більш високої маслостійкості, підвищеної адгезії, атмосферостійкості і демпфуючих характеристик матеріалів з його застосуванням. Перспективною є переробка вторинного, невідповідного стандартам, натурального каучуку (скрапу) як сировини для отримання ЕНК. Таким чином, вирішується завдання утилізації скрапу і повернення його в виробничий цикл. Для реалізації завдання епоксидування вторинного каучуку вивчалася можливість проведення суміщених фізико-хімічних процесів в двофазному середовищі вода-ксилол в одному реакційному просторі для зниження загальних енергетичних витрат. Використання суміщеного реакційно-роздільного процесу для епоксидування скрапу натурального каучуку дозволяє вирішити проблему накопичення і утилізації відходів каучукового виробництва найбільш ефективним способом. Вдалося отримати продукт з регульованим ступенем функціоналізації без значної кількості побічних продуктів. Для пошуку оптимального режиму проведення суміщеного реакційно-роздільного процесу епоксидування застосовувався метод планованого експерименту з отриманням рівняння регресії з його подальшим аналізом. Отримане рівняння регресії дозволило оптимізувати умови ведення процесу епоксидування НК з отриманням продуктів із заданими властивостями. В результаті реалізації планованого експерименту встановлено, що епоксидування при температурі 93 °С розведеного (10 % мас.) розчину натурального каучуку надоцтової кислоти, що утворюється «in situ», забезпечує більш високий ступінь епоксидування. Підібрано умови і співвідношення компонентів, при яких НК зберігає агрегативну стійкість в процесі епоксидування в середовищі вода-ксилол

Оптимізація процесу отримання епоксидованого натурального каучуку для розробки нових композиційних матеріалів на його основі

The object of research is the process of epoxidation of natural rubber scrap. Epoxidized natural rubber (ENR) has a wide range of applications, for example, in treadmill coatings, special tires, belt drives, hoses, shoes, adhesives, sealants, floor coverings and other areas where only special synthetic rubbers are used. Natural rubber (NR) is modified by the epoxidation reaction to achieve higher oil resistance, increased adhesion, weather resistance and damping characteristics of materials with its use. Promising is the processing of secondary, non-standard, natural rubber (scrap) as a raw material for the ENR production. Thus, the task of scrap disposal and its return to the production cycle is solved. To accomplish the task of epoxidation of secondary rubber, the possibility of conducting combined physicochemical processes in a two-phase water-xylene medium in one reaction space was studied to reduce the total energy costs. The use of a combined reaction-separation process for the epoxidation of scrap of natural rubber allows to solve the problem of accumulation and disposal of rubber waste in the most efficient way. It is possible to obtain a product with a regulated functionalization degree without a significant amount of by-products. To find the optimal regime for conducting the combined reaction-separation process of epoxidation, the method of the planned experiment was used to obtain the regression equation with its subsequent analysis. The obtained regression equation makes it possible to optimize the conditions for conducting the process of epoxidation of nanocrystals with obtaining products with desired properties. As a result of the implementation of the planned experiment, it is found that epoxidation at a temperature of 93 °C of a diluted (10 % wt.) solution of natural rubber with peracetic acid formed "in situ" provides a higher epoxidation degree. The conditions and ratios of the components are selected under which NR retains aggregative stability during epoxidation in a water-xylene medium.Объектом исследования является процесс эпоксидирования скрапа натурального каучука. Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) имеет широкий диапазон применения, например, в покрытиях беговых дорожек, шинах специального назначения, ременных передачах, шлангах, обуви, клеях, герметиках, напольных покрытиях и других областях, где используют только специальные синтетические каучуки. Натуральный каучук (НК) модифицируется реакцией эпоксидирования для достижения более высокой маслостойкости, повышенной адгезии, атмосферостойкости и демпфирующих характеристик материалов с его применением. Перспективной является переработка вторичного, несоответствующего стандартам, натурального каучука (скрапа) как сырья для получения ЭНК. Таким образом, решается задача утилизации скрапа и возврат его в производственный цикл. Для реализации задачи эпоксидирования вторичного каучука изучалась возможность проведения совмещенных физико‐химических процессов в двухфазной среде вода‐ксилол в одном реакционном пространстве для снижения общих энергетических затрат. Использование совмещенного реакционно-разделительного процесса для эпоксидировании скрапа натурального каучука позволяет решить проблему накопления и утилизации отходов каучукового производства наиболее эффективным способом. Удалось получить продукт с регулированной степенью функционализации без значительного количества побочных продуктов. Для поиска оптимального режима проведения совмещенного реакционно-разделительного процесса эпоксидирования применялся метод планированного эксперимента с получением уравнения регрессии с его последующим анализом. Полученное уравнение регрессии позволило оптимизировать условия ведения процесса эпоксидирования НК с получением продуктов с заданными свойствами. В результате реализации планированного эксперимента, установлено, что эпоксидирование при температуре 93 °С разбавленного (10 % мас.) раствора натурального каучука надуксусной кислотой, образующейся «in situ», обеспечивает более высокую степень эпоксидирования. Подобраны условия и соотношения компонентов, при которых НК сохраняет агрегативную устойчивость в процессе эпоксидирования в среде вода-ксилол.Об’єктом дослідження є процес епоксидування скрапу натурального каучуку. Епоксидований натуральний каучук (ЕНК) має широкий діапазон застосування, наприклад, в покриттях бігових доріжок, шинах спеціального призначення, ремінних передачах, шлангах, взутті, клеях, герметиках, підлогових покриттях і інших галузях, де використовували тільки спеціальні синтетичні каучуки. Натуральний каучук (НК) модифікується реакцією епоксидування для досягнення більш високої маслостійкості, підвищеної адгезії, атмосферостійкості і демпфуючих характеристик матеріалів з його застосуванням. Перспективною є переробка вторинного, невідповідного стандартам, натурального каучуку (скрапу) як сировини для отримання ЕНК. Таким чином, вирішується завдання утилізації скрапу і повернення його в виробничий цикл. Для реалізації завдання епоксидування вторинного каучуку вивчалася можливість проведення суміщених фізико-хімічних процесів в двофазному середовищі вода-ксилол в одному реакційному просторі для зниження загальних енергетичних витрат. Використання суміщеного реакційно-роздільного процесу для епоксидування скрапу натурального каучуку дозволяє вирішити проблему накопичення і утилізації відходів каучукового виробництва найбільш ефективним способом. Вдалося отримати продукт з регульованим ступенем функціоналізації без значної кількості побічних продуктів. Для пошуку оптимального режиму проведення суміщеного реакційно-роздільного процесу епоксидування застосовувався метод планованого експерименту з отриманням рівняння регресії з його подальшим аналізом. Отримане рівняння регресії дозволило оптимізувати умови ведення процесу епоксидування НК з отриманням продуктів із заданими властивостями. В результаті реалізації планованого експерименту встановлено, що епоксидування при температурі 93 °С розведеного (10 % мас.) розчину натурального каучуку надоцтової кислоти, що утворюється «in situ», забезпечує більш високий ступінь епоксидування. Підібрано умови і співвідношення компонентів, при яких НК зберігає агрегативну стійкість в процесі епоксидування в середовищі вода-ксилол

Дослідження стійкості геометричних параметрів модифікованої деревини під дією вологи

The object of research is a promising structural material – modified wood. Extending the use of wood while maintaining structural characteristics is a promising area of research. Modification of wood in accordance with structural requirements, taking into account sanitary and other requirements, is an important task. The most common modification technologies are impregnation. Pressure autoclaving wood requires sophisticated equipment to create unprofitable pressure. Impregnation by the condensation method or the method of «cold and hot baths» significantly reduces the cost of obtaining modified wood. The study of the stability of the geometric dimensions of modified wood under the moisture influence makes it possible to evaluate the effectiveness of the modification (impregnation) process and, as a result, evaluate the service life. Samples from pine timber (DSTU ISO 738:2018) with a size of 300–70–15 mm are used. For research, three groups of samples are selected with radial (R), tangential (T) and mixed (M) direction of wood fibers. For impregnation modification, linseed oil and drying oil were used at a concentration of 25 g/l. In accordance with the modification technology, the samples are soaked in an aqueous solution with a desiccant, then immersed in linseed oil heated to 130±10 °С, and then immersed in linseed oil at a temperature of 20 °С. The obtained samples are dried under atmospheric conditions and soaked in water for 24 hours to study the stability of geometric dimensions. As a result of studies, it is found that the optimal temperature for heating the samples is the range 120–140 °C. It is also found that the most resistant to changes in geometric dimensions are samples with a mixed direction of the fibers (M), in which size changes are 0.5 % compared to dry samples. Regardless of the direction of the fibers, the moisture absorption of the modified samples is 0.07 vol. %, which is of great practical interest.Объектом исследований является перспективный конструкционный материал – модифицированная древесина. Увеличение срока использования древесины при условии сохранения конструкционных характеристик – перспективное направление исследований. Модификация древесины в соответствии с конструкционными требованиями и с учетом санитарных и других требований – важная задача. Наиболее распространенная технология модификации – пропитка. Автоклавная пропитка древесины под давлением требует сложного оборудования для образования избыточного давления. Пропитка конденсационным методом, или методом «холодных и горячих ванн» значительно уменьшает себестоимость получения модифицированной древесины. Исследование устойчивости геометрических размеров модифицированной древесины под действием влаги дает возможность оценить эффективность процесса модификации (пропитки) и как следствие оценить срок службы. В исследованиях использовались образцы из соснового бруса (ДСТУ ISO 738:2018) размером 300´70´15 мм. Для проведения исследований выбирали три группы образцов с радиальным (Р), тангенциальным (Т) и смешанным (С) направлением волокон древесины. Для модификации пропиткой использовали льняное масло и сиккатив в концентрации 25 г/л. В соответствии с технологией модификации образцы замачивали в водном растворе с сиккативом, дальше погружали в льняное масло нагретое до 130±10 °С, а затем погружали в льняное масло при температуре 20 °С. Полученные образцы высушивали в атмосферных условиях и для исследования устойчивости геометрических размеров замачивали в воде в течение суток. В результате исследований установлено, что оптимальной температурой нагрева образцов является диапазон 120–140 °С. Также установлено, что наиболее устойчивыми к изменению геометрических размеров являются образцы со смешанным направлением волокон (С), в которых изменения размеров составили 0,5 % по сравнению с сухими образцами. Независимо от направления волокон, влагопоглощение модифицированных образцов составляло 0,07 об. %, что представляет большой практический интерес.Об’єктом досліджень є перспективний конструкційний матеріал – модифікована деревина. Збільшення терміну використання деревини за умови збереження конструкційних характеристик – перспективний напрямок досліджень. Модифікація деревини у відповідності до конструкційних вимог з урахуванням санітарних та інших вимог – важлива задача. Найбільш поширені технології модифікації – просочення. Автоклавне просочення деревени під тиском вимагає складного устаткування для утворення збиткового тиску. Просочення конденсаційним методом, або методом «холодних та гарячих ванн», значно зменшує собівартість отримання модифікованої деревини. Дослідження стійкості геометричних розмірів модифікованої деревини під дією вологи дає можливість оцінити ефективність процесу модифікації (просочення) і як наслідок оцінити термін використання. В дослідженнях використовувались зразки з соснового брусу (ДСТУ ISO 738:2018) розміром 300´70´15 мм. Для проведення досліджень вибирали три групи зразків з радіальним (Р), тангенціальним (Т) та змішаним (З) напрямом волокон деревини. Для модифікації просоченням використовували лляну олію та сикатив в концентрації 25 г/л. У відповідності до технології модифікації зразки замочували у водному розчині з сикативом, далі занурювали в лляну олію нагріту до 130±10 °С, а потім занурювали в лляну олію при температурі 20 °С. Отримані зразки висушували в атмосферних умовах і для дослідження стійкості геометричних розмірів замочували у воді протягом доби. В результаті досліджень встановлено, що оптимальною температурою нагрівання зразків є діапазон 120–140 °С. Також встановлено, що найбільш стійкими до зміни геометричних розмірів є зразки зі змішаним напрямом волокон (З), в яких зміни розмірів склали 0,5 % у порівнянні з сухими зразками. Незалежно від напряму волокон, вологопоглинання модифікованих зразків становило 0,07 об. %, що становить великий практичний інтерес

Loading of Two Related Metal-Organic Frameworks (MOFs), [Cu2(bdc)2(dabco)] and [Cu2(ndc)2(dabco)], with Ferrocene

We have studied the loading of two related, similar porous metal-organic frameworks (MOFs) [Cu2(bdc)2(dabco)] (1), and [Cu2(ndc)2(dabco)] (2) with ferrocene by exposing bulk powder samples to the corresponding vapor. On the basis of powder X-ray diffraction data and molecular dynamics (MD) calculations we propose that each pore can store one ferrocene molecule. Despite the rather pronounced similarity of the two MOFs a quite different behavior is observed, for 1 loading with ferrocene leads to an anisotropic 1% contraction, whereas for 2 no deformation is observed. Mössbauer spectroscopy studies reveal that the Fe oxidation level remains unchanged during the process. Time dependent studies reveal that the diffusion constant governing the loading from the gas-phase for 1 is approximately three times larger than the value for 2