Оптимальное управление процессом получения бутилрегенерата на основе методов нечеткой оптимизации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Карманов Андрей Викторович

• Карманов Андрей Викторович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Карманов Андрей Викторович

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. 1 Современное состояние проблемы регенерации полимеров

1.1.1 Методы регенерации полимеров, основанные на деструкции макромолекул и «девулканизации»

1.1.2 Преимущества и недостатки методов регенерации, применимость для разных типов полимеров

1.1.3 Деструкция полимеров под действием внешних факторов. Механодеструкция

1.2 Деструкция полимеров под действием ионизирующих излучений

1.2.1 Радиационная деструкция под действием гамма-квантов и электронов

1.2.2 Влияние параметров радиационной обработки полимеров на их структуру и физико-химические характеристики

1.3 Методы моделирования процесса деструкции

1.3.1 Имитационное моделирование

1.3.2 Моделирование разрушения полимеров в твёрдой фазе

1.3.3 Кинетические модели функции молекулярно-массового распределения

1.4 Методы идентификации и оптимизации технологических процессов

1.5 Система поддержки принятия решений при управлении процессов деструкции полимеров

1.6 Подходы к управлению процессом деструкции

1.7 Выводы и постановка задач исследования

2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВНЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДЕСТРУКЦИИ ВУЛКАНИЗАТОВ

2.1 Исследование физической природы процессов деструкции полимерных материалов

2.2 Параметризация объекта управления

2.3 Синтез математического обеспечения автоматизированной системы управления процессом деструкции

2.4 Теоретические основы математического моделирования процесса деструкции вулканизатов

2.4.1 Теоретическое обоснование деструкции полимеров под действием различных факторов

2.4.2 Моделирование технологических свойств полимерных композиций

2.4.3 Моделирование динамики разрушения поперечных связей в полимерной композиции под действием внешних воздействий

2.4.4 Моделирование моментов молекулярно-массового распределения полимерной композиции

2.5 Выводы по главе

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАДИАЦИОННОЙ И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ

3.1 Моделирование процесса деструкции эластомерной композиции под действием ионизирующего облучения

3.1.1 Моделирование процесса деструкции поперечных связей

3.1.2 Моделирование процесса деструкции основных цепей

3.2 Моделирование процесса деструкции эластомерной композиции под действием термомеханической обработки

3.2.1 Моделирование процесса деструкции поперечных связей

3.2.2 Моделирование процесса деструкции основных цепей

3.3 Выводы по главе

4. СИНТЕЗ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

4.1 Формирование частных критериев поиска оптимальных параметров и выбор метода агрегирования обобщенного критерия

4.2 Разработка алгоритма оценки оптимальных параметров процесса с использованием нечеткого интеграла Шоке и нечеткой меры Сугено

4.2.1 Оценка частных критериев методом парных сравнений

4.3 Результаты вычислительных экспериментов многокритериальной

оптимизации технологических параметров

4.4 Выводы по главе

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

5.1 Разработка алгоритма управления процессом

5.2 Разработка функциональной схемы системы управления

5.2.1 Описание функциональной схемы системы управления

5.3 Структурный синтез системы управления

5.4 Модуль программной эмуляции контура управления температурным режимом обработки резин на основе бутилкаучука в резиносмесителе

5.5 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

БК - бутилкаучук БР - бутилрегенерат

ДТА - дифференциальный термический анализ ММ - молекулярная масса ММР - молекулярно-массовое распределение ПД - поглощенная доза

СППР - система поддержки принятия решений

РТИ - резинотехнические изделия

ТГА - термогравиметрический анализ

ТОУ - технологическими объектами управления

ХТП - химико-технологический процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимальное управление процессом получения бутилрегенерата на основе методов нечеткой оптимизации»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время во всем мире неуклонно растут объёмы производства и потребления полимеров. Учитывая общемировую тенденцию на увеличение потребления полимеров, в частности синтетических каучуков, одним из приоритетов для отрасли в целом становится интенсификация производства с использованием инновационных технологий, в частности, позволяющих получать конечный продукт с необходимым набором эксплуатационных свойств. Кроме того, остро встает проблема переработки и/или утилизации изделий из полимеров, которые становятся непригодными для дальнейшего использования по назначению. Одной из наиболее распространенных проблем становится образование значительного числа отходов шинной и резинотехнической промышленности. Особенно это касается резинотехнических изделий и комплектующих оборудования, работающих в условиях высоких температур (150-180 °С) и многократных деформаций, имеющих небольшой ресурс работоспособности и являющихся крупнотоннажными отходами. К ним относятся изделия на основе бутилкаучука, который обладает уникальным комплексом свойствами и представляет собой ценное углеводородное сырье. При этом ежегодно в мире образуется около 1 млн т отходов резин на основе бутилкаучука, а в России и Ближнем зарубежье - около 100 тыс. т [1-2].

Классическим методам переработки полимерных изделий, таким как пиролиз, метанолиз, гидролиз и гликолиз присущи некоторые недостатки: для их осуществления необходима высокая температура и/или давление, что может быть невыгодно и энергозатратно. Также, химическим методам свойственно образование токсичных отходов.

Одним из наиболее перспективных способов переработки полимерных отходов, в том числе отслуживших свой срок резин на основе бутилкаучука, и создания изделий с определенными характеристиками, является облучение полимеров ионизирующими излучениями, так называемый радиолиз, в ходе которого изменяется множество характеристик полимера.

Существует значительный потенциал для интенсификации как традиционных процессов химической технологии, так и для создания новых, сочетающих в себе различные подходы, например, воздействие ионизирующего излучения и термического воздействия с целью получения регенератов каучука.

Перспективным методом получения регенерата бутилкаучука является метод, основанный на радиационной обработке резин с последующей термомеханической обработкой. Его достоинство является то, что он позволяет проводить контролируемую деструкцию полимера и минимизировать энергозатраты на производство регенерата.

При воздействии на резину на основе бутилкаучука [3] ионизирующими излучениями и/или в процессе ее термомеханообработки протекают процессы деструкции ее внутренней структуры, благодаря которым можно получать материалы с заданными физико-механическими показателями. Регулируемая деструкция полимеров может быть достигнута установлением закономерностей и подбором оптимальных условий процесса с целью получения конечного продукта с необходимым набором свойств.

Исследование процессов деструкции целесообразно проводить с использованием математического моделирования процесса, позволяющего оценить показатели качества полимеров и получить описание зависимостей изменения основных свойств, получаемых бутилрегенератов от условий радиационной и термомеханической обработки.

Системный анализ и управление технологическим процессом получения бутилрегенерата, при котором используется комбинация управляющих воздействий, позволит решить задачу выбора оптимальных параметров процесса.

Таким образом, разработка альтернативных технологий переработки полимерных изделий на основе бутилкаучука и производства новых изделий из бутилрегенерата в совокупности с исследованиями в области радиационной и термомеханической деструкции является актуальной задачей, так как:

- позволяет не только перерабатывать отходы шинной и резинотехнической промышленности, но получать перспективные полимерные материалы с

заданными эксплуатационными свойствами, пополняя арсенал средств, применяемых при моделировании физических и химических свойств таких материалов;

- обогащает номенклатуру стандартных методов и методик, применяемых в рамках физической и вычислительной химии при исследовании и прогнозировании свойств полимерных систем;

- способствует появлению более энергоэффективных и экологичных технологических процессов.

Степень научной разработанности проблемы. В общем виде система производства бутилрегенерата рассматривается как сложный многостадийный процесс (сложная химико-технологическая система - СХТС) с последовательно соединенными элементами.

Значительный вклад в развитие методологии системного анализа и оптимизации многостадийных СХТС внесли российские ученые: академик РАН Кафаров В.В., академик РАН Мешалкин В.П., член-корреспондент РАН Новиков Д.А., а также иностранные ученые L. Pшgianer, D. Маско, Takaraha и др.

При деструкции полимеров происходит разрыв химических связей в макромолекулах, приводящий к изменению его структуры. Наиболее распространенными видами деструкции является термическая, механическая и под действием ионизирующих излучений. Ввиду отсутствия исследований, посвященных управлению процессом под действием ионизирующих излучений, возникает необходимость в разработке системы принятия решений, обеспечивающей эффективное проведение деструкции с целью получения регенерата заданного качества.

Решение задачи создания инновационной технологии получения бутилрегенерата требует детального описания процессов ионизирующих излучений и термомеханообработки в зависимости от различных факторов (поглощённая доза, время, сдвиговые напряжения, температуры), основанное на использовании современных цифровых технологий и методов контроля

показателей качества, обеспечивающих высокий уровень свойств конечной продукции.

Цель диссертационной работы: управления процессом получения бутилрегенерата по двухстадийной схеме, обеспечивающей выпуск продукции заданного качества. Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Системный анализ объекта, состоящий в обосновании и выборе основных процессов, оказывающих влияние на эффективность производства бутилрегенерата на основании информационного анализа отдельных стадий его получения.

2. Разработка математического описания процессов деструкции полимерной матрицы под действием ионизирующих и термомеханических воздействий, позволяющего осуществлять расчет моментов молекулярно-массового распределения и физико-механических свойств полимера.

3. Решение задачи многокритериальной оптимизации технологических параметров процесса с учетом связи частных критериев стадий радиационной и термомеханической обработки с обобщёнными критериям качества.

4. Разработка и обоснование системы принятия решений (СППР) и алгоритма управления процессом получения бутилрегенерата на ее основе в реальных производственных условиях.

Предметом исследования являются математические модели: деструкции под действием ионизирующих излучений, термомеханодеструкции; система управления процессом получения бутилрегенерата.

Объект диссертационного исследования: технологический процесс получения бутилрегенерата.

Методы исследований. В качестве теоретической и методологической основы диссертационного исследования использованы методы системного анализа, моделирования и численного расчета при идентификации параметров, оптимизации и принятия решений, а также методы натурного эксперимента.

Работа выполнена при финансовой поддержке ФГБУ «Фонд содействия инновациям» по программе «УМНИК», договор № 14279ГУ/2019 от 10.07.2019 г.; в

соответствии с планом госбюджетной НИР кафедры АВС ВГТУ по направлению «Вычислительные комплексы и проблемно-ориентированные системы управления»; результаты работы легли в основу проекта, который стал финалистом Китайско-российского конкурса инноваций и предпринимательста-2020.

Научная новизна:

1. Осуществлен теоретико-информационный анализ процесса производства бутилрегенерата, отличающийся определением факторов, оказывающих доминирующее влияние на производительность и безопасность сложной химико-технологической системы. Установлены структуры и взаимосвязь информационных потоков между ее элементами.

2. Проведено моделирование радиационного и термомеханического разрушения полимерной матрицы, позволившее впервые выявить структуру системных связей между условиями проведения процесса, моментами молекулярно-массового распределения и показателями качества полимера. Разработаны модели производственных процессов получения бутилрегенерата, отличающиеся включением в состав их математического описания блоков, описывающих деструкцию как основных полимерных цепей, так и поперечных связей полимерной матрицы.

3. Впервые сформулированы частные критерии поиска оптимальных параметров рассматриваемого процесса. Установлена структура связей между ними. Агрегирование обобщённого критерия осуществлено с использованием нечеткого интеграла Шоке и нечеткой меры Сугено. Задача выбора оптимальных технологических параметров решена с использованием генетического алгоритма.

4. Осуществлен синтез алгоритма управления впервые предложенным двухстадийным процессом деструкции полимерной матрицы в массе, позволяющий обеспечить требуемое качество регенерата.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Структурная модель и описание потоков данных системы управления технологическим процессом получения бутилрегенерата.

2. Математические модели, описывающие стадии получения бутилрегенерата, учитывающие процессы деструкции как основных полимерных цепей, так и поперечных связей полимерной матрицы.

3. Оригинальный алгоритм выбора оптимальных параметров проведения стадий радиационного и термомеханического воздействий, отличающиеся агрегированием частных критериев с учетом нечеткого интеграла Шоке.

Практическая значимость работы заключается в разработке системы принятия решений, обеспечивающей расчет оптимальных управляющих воздействий и выдачу рекомендации по управлению процессом получения бутилрегенерата. Использование системы позволяет на производственном этапе технологического процесса организовывать эффективные и экономически выгодные режимы обработки резин на основе бутилкаучука. Результаты работы используются на ЗАО «Интех» (г. Москва), ООО «РПИ КурскПром» (г. Курск), ООО «Совтех» (г. Воронеж).

Достоверность выводов и результатов исследований подтверждается полученными на основании экспериментальных данных оценками точности разработанных моделей, до 10 %. Полученные результаты согласуются с известными теоретическими положениями и характеризуются строгими математическими обоснованиями.

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии в постановке задач, анализе литературных данных, проведении экспериментальных исследований, обработке и анализе экспериментальных данных, систематизации и интерпретации результатов, формулировке научных положений и выводов, написании статей и докладов по теме исследования.

Апробация работы. Разработанные теоретические и методические положения докладывались автором на научно-практических конференциях разного уровня (Международные научно-практические конференции «Моделирование энергоинформационных процессов», Воронеж, 2017 и 2020 г.; Юбилейная 70 всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием, г. Ярославль,

2017; Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2017», Москва, 2017 г.; The 13-th International Symposium on Ionizing Radiation and Polymers, Moscow, 2018 г.; VI и VIII 66-ая научно-техническая конференция учащихся, студентов и магистрантов БГТУ, г. Минск, 2018 г.; XV Всероссийская школа-конференция молодых учёных «Управление большими системами», Воронеж. 2018 г.; 82-ая и 83-я научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (с международным участием) БГТУ, г. Минск, 2018 г. и 2019 г.; Международный научно-технический форум «Современные технологии в науке и образовании СТН0-2018 РГРТУ, Рязань, 2018 г.; XXXI международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-31», С-Петербург, 2018 г.; XXIV международная конференция «Релаксационные явления в твердых телах», Воронеж, 2019; XII Международная конференция «Современные методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий (ПМТУКТ-2019)», Воронеж, 2019; II Международный научный форум «Ядерная наука и технологии», г. Алматы, 2019 г.; XXVII и XXIX международные научно-технические конференции «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», Тамбов, 2018 г. и Москва, 2020 г.; Всероссийская конференция с международным участием «Проблемы и инновационные решения в химической технологии (ПИРХТ-2019)», Воронеж. 2019 г.; 2nd-3rd International Conferenceon Control Systems, Mathematical Modeling, Automationand Energy Efficiency, SUMMA, 2020-2021 г.; Китайско-российский конференция-конкурс инноваций и предпринимательства-2020 (юго-западный регион), 2021 г.

На основе результатов научной работы на предприятии ООО «Совтех» выпущена опытная партия бутилрегенерата в количестве 100 кг. Опытные образцы переданы для испытаний на предприятия по выпуску резинотехнических изделий и пневматических шин. Акт промышленной апробации результатов научно-исследовательской работы представлен в Приложениях А-Б.

Полученные на основе предложенной системы поддержки принятия решений рекомендации по выбору параметров процесса получения бутилрегенерата, переданы в ЗАО «Интех». По результатам исследований подтверждено, что полученные рекомендации обеспечивают получение продукта с заданным набором технических свойств методом радиационной обработки резин на основе бутилкаучука. Акт о передаче научно-технической информации представлен в Приложении В.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 5 статей в журналах, индексируемых библиографическими и реферативной базой данных Scopus, 24 публикации в других изданиях.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Современное состояние проблемы регенерации полимеров

В настоявшее время особую актуальность приобретают исследования, направленные на поиск рациональных путей переработки полимерных отходов. В мировой практике использования резинотехнических изделий и автомобильных шин особенно остро стоит проблема их утилизации после выхода из эксплуатации, что связано не только с экологическими, экономическими аспектами, но и с ресурсосбережением. Ежегодно выходят из строя более миллиона тонн резинотехнических изделий. В настоящее время уровень потребления отходов составляет не более 15% от всего сбора, причем повторной переработке подвергается всего 2%. Переработка полимерных отходов с получением вторичного сырья и возвращением его в новый технологический цикл основана на методах регенерации различными способами: физическим, химическим, физико-химическим [4-8]. Проблема ресурсосбережения, направленная на рациональное расходование нефтяного сырья, требует разработки методов регенерации, реализация которых позволит получать вторичное сырье с максимальным выходом. Так, применение современных технологий регенерации автомобильных шин позволяет сэкономить при производстве новых резиновых изделий до 10 % каучука [9-10].

Вышедшие из эксплуатации резиновые изделия и вулканизованные отходы производства могут подвергаться обработке, в результате которой образуется регенерат, который будет легко совмещаться с исходными компонентами резиновых смесей. Регенерат используется в производстве шин, резиновых изделий (транспортерных лент, рукавов, прокладок, аккумуляторных баков), и резиновой обуви. Известно [11-14], что введение регенерата в сырые резиновые смеси позволяет существенно сократить затраты на производство резиновых изделий.

1.1.1 Методы регенерации полимеров, основанные на деструкции макромолекул и «девулканизации»

В работах авторов [15-18] показано, что при регенерации резины происходят сложные физико-химические процессы: деструкция макромолекул, их вторичное структурирование, деструкция межполимерных связей, модификация макромолекул и др.

«Девулканизацией» называют процесс производства, при котором происходит разрушение вулканизационной сетки резины и ее пластификация [12, 19]. В общем случае процесс регенерации сводится к деструкции трехмерной сетки полимера под влиянием внешних воздействий, то есть происходит разрушение пространственной структуры как по поперечным связям, так и внутри макромолекул. При этом число основных и поперечных связей существенно сокращается, что приводит к образованию фракции, средняя молекулярная масса которой лежит в диапазоне 6000-12000 [15].

В связи с тем, что в регенерате сохраняется сетчатая структура, при его использовании в составе резиновых смесей образуются неоднородности, которые отрицательно сказываются на прочностные характеристики резин. По этой причине применение регенерата ограничивается использованием его как технологической добавки и в качестве сырья для неответственных изделий [20].

Отличие регенерата от исходной резины по составу состоит в том, что при регенерации к резине добавляют вспомогательные вещества: мягчители и активаторы регенерации [12-13].

При введении регенерата высокого качества в резиновые смеси их технологические свойства улучшаются, что обусловливает сокращение времени изготовления смесей и расхода электроэнергии на их изготовление [17]. Таким образом, применение регенерата позволяет экономить сырьевые материалы, электроэнергию, а также повысить производительность труда и оборудования.

В настоящее время для производства регенерата имеется практически неограниченный источник основного сырья. Низкая стоимость регенерата,

значительно меньшие капитальные затраты на его производство по сравнению с затратами на производство каучука, обусловливают экономическую эффективность его применения.

1.1.2 Преимущества и недостатки методов регенерации, применимость для разных типов полимеров

Существующие методы регенерации сводится к проведению термоокислительной или термомеханической деструкция вулканизатов. Процесс регенерации включает технологические операции: измельчение резины; при необходимости, освобождение ее от текстильного волокна и металла; девулканизация и механическую обработка.

Способы регенерации отличаются, главным образом, техническим оформлением процесса.

Основными промышленными способами производства регенерата являются: водонейтральный (нейтральный), термомеханический, паровой и его модификации [19], щелочной, кислотный, термический, а также метод растворения [17]. В России в настоящее время в промышленных условиях реализованы следующие методы: водонейтральный, термомеханический и метод диспергирования.

Водонейтральный метод основан на девулканизации резины в водной среде при непрерывном перемешивании реакционной массы. Его недостатками являются периодичность процесса и низкое качество регенерата.

При термомеханическом методе резиновая крошка одновременно с мягчителем и активатором непрерывно подается в двухчервячный смеситель, затем смесь поступает в червячный аппарат, при 150-190 °С, где и происходит девулканизация резины под влиянием кислорода, механических и тепловых воздействий. Девулканизат охлаждается водой из форсунок и направляется на механическую обработку. Термомеханический метод регенерации является перспективным благодаря возможности обеспечить непрерывный процесс, полную его механизацию и значительную автоматизацию [9].

Метод диспергирования включает в себя механическое измельчение резины до тонкодисперсного состояния в присутствии активаторов процесса регенерации в водной среде при 40-60 °С. Такие условия проведения процесса позволяют предотвратить развитие окислительных процессов и способствуют меньшему изменению структуры полимера в процессе регенерации. Несмотря на то, что использование данного метода позволяет получать регенерат высокого качества, процесс не получил широкого распространения в связи с невозможностью промышленной реализации распылительной сушки водной дисперсии резины [4].

В радиационных методах регенерации используются излучения высоких энергий: излучение радиоактивных изотопов (в основном 60Со и 13"^) или электронов высокой энергии (обычно >200 кэВ), генерируемых ускорителями [2122].

Из известных методов регенерации резин радиационные методы являются наиболее перспективным, так как обеспечивают экологическую чистоту процесса, высокую производительность, низкую себестоимость регенерации, не требуют высоких температур, дефицитных и дорогостоящих модификаторов, в том числе агентов деструкции, обеспечивающих требуемые свойства получаемых композиционных материалов. Предпосылками развития радиационной технологии утилизации отходов производства и потребления резиновых изделий являются сохраняющаяся высокая цена на товарные каучуки, в том числе на бутилкаучук, и высокие затраты на получение бутилрегенерата традиционными методами. К преимуществам радиационных технологий следует также отнести отсутствие сточных вод и газовых выбросов; отсутствие необходимости использования опасных для здоровья и токсичных реагентов.

Таким образом, анализ научно-технической литературы показал, что в основе регенерации полимеров, в том числе пространственное сшитых лежит деструкция макромолекул и/или поперечных межмолекулярных связей.

1.1.3 Деструкция полимеров под действием внешних факторов. Механодеструкция

Под влиянием внешних воздействий полимеры претерпевают глубокие изменения вследствие протекающих процессов деструкции цепей, поперечных связей и образования новых функциональных групп, что открывает новые области их использования [23].

Реакции в полимерных системах классифицируют в зависимости от структурных особенностей [24]:

- деструкция с разрушением полимерных цепей в результате внешних воздействий (механических, тепловых, химических, радиации и др.);

- полимераналогичные, не изменяющие длину макромолекул;

- внутримолекулярные перегруппировки, при которых изменяется состав, но не изменяется длина макроцепей;

- сшивание макроцепей, приводящее к формированию пространственной или разветвленной структуры полимера.

В технологии полимеров большой интерес представляют реакции деструкции, протекающие при снижении молекулярной массы (ММ) полимера. При переработке, хранении и эксплуатации полимеров можно управлять деструкцией: усиливать или подавлять её [25], если известны закономерности и механизм процесса.

Известно [23-24], что реальный полимерный материал является сложной системой на основе высокомолекулярного соединения и большого количества компонентов. При его разрушении скорость изменяется ступенчато: вначале быстро, затем медленнее до некоторого предельного значения молекулярной массы и зависим от условий протекания реакции и типа полимера [25].

Установлено [24], что склонность к деструкции у высокомолекулярных (высоковязких) полимеров выше [14, 26-27].

В работах [4-5] представлены результаты исследований по влиянию условий механообработки каучуков на свойства вулканизатов на их основе, и показано, что

благодаря повышению однородности структуры каучука в ходе управляемой деструкции при действии механических сил и температуры можно улучшить свойства вулканизатов.

В механохимических процессах изменение средней молекулярной массы обычно сопровождается изменением ММР. Показано [5], что скорость механодеструкции пропорциональна исходной молекулярной массе полимера, а изменение его ММР влияет на технологические, физико-механические, эксплуатационные свойства композиций [3,14,16-20].

При исследовании процессов, протекающих в полимерах, содержащих четвертичный углеродный атомам в основной цепи под действием механических сил установлено существование различных типов радикалов [16].

В работах [5, 7] подтверждено, что при деструкции полимеров с высокой ММ возрастает количество фрагментов макромолекул, глубина деструкции которых оценена с помощью предложенного критерия деструкции.

Таким образом, для более глубокого анализа процесса деструкции под действием различных факторов необходимо создание математического аппарата для предсказания кинетических особенностей и закономерностей процесса.

1.2 Деструкция полимеров под действием ионизирующих излучений

Под действием ионизирующих излучений в полимерных материалах могут протекать как процессы разрушения полимерной матрицы, так и процессы ее структурирования [28], характер которых определяется химической природой полимера. Полимеры, содержащие в основной цепи четвертичный атом углерода, например, полиизобутлен, склонны к деструкции. В связи с этим, отходы резин на основе бутилкаучука можно регенерировать с применением радиационных методов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Карманов Андрей Викторович, 2022 год

- 72 с.

138. Ногин В.Д. Принятие решений при многих критериях. Учебно-методическое пособие. - СПб. Издательство «ЮТАС», 2007. - 104 с.

139. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/ Под ред. Д. А. Поспелова. М.: Наука, 1986 - 311 с.

140. Сакулин С.А., Алфимцев А.Н. К вопросу о практическом применении нечетких мер и интеграла Шоке - Вестник МВТУ им. Баумана, серия «Приборостроение». 2012. - С. 55-63.

141. Кини Р.Л., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. - М: Радио и связь, 1981. - 560 с.

142. Tikhomirov S.G.; Matveev M.G., Popov A.P., Khvostov A.A. Solving the problem of optimizing the technical and economic parameters of the butyl reclaimed rubber production process with the specified quality indicators // Proceedings of the 2020 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), 2020 - P. 550-556.

143. M. Ehrgott and X. Gandibleux. Approximative Solution Methods for Multiobjective Combinatorial Optimization (англ.) // TOP: journal. - Sociedad de Estadística e Investigación Operativa, 2004. - Vol. 12.

144. Grabisch, M. Fuzzy measures and integrals: recent developments / M. Grabisch // Fifty Years of Fuzzy Logic and its Applications, 2015. - Vol. 326. -P.125-151.

145. Grabisch, M. The application of fuzzy integrals in Multicriteria Decision Making / M. Grabisch //European Journal of Operational Research. - 1996.

- Vol. 89, Issue 3. - P. 445-456.

146. Grabisch, M. A review of methods for capacity identification in Choquet integral based multi-attribute utility theory: Applications of the Kappalab R package / M. Grabisch, I. Kojadinovic, P. Meyer // European Journal of Operational Research. - 2008. - Vol. 186, Issue 2. - P. 766-785.

147. Сакулин, С. А. Визуализация оператора агрегирования на основе интеграла Шоке по нечетной мере 2-го порядка / С. А. Сакулин // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2007. - Т. 2, №2 (30). - С. 45-50.

148. Grabisch M. k-order additive discrete fuzzy measures and their representation // Fuzzy Sets & Systems. - 1997. - №. 92. - Р. 167-189.

149. Grabisch, M. An Empirical Study of Statistical Properties of the Choquet and Sugeno Integrals / M. Grabisch, E. Raufaste // IEEE Transactions on Fuzzy Systems. - 2008. - Vol. 16, Issue 4. - P. 839-850.

150. Grabisch, M. Application of the Choquet Integral in Multicriteria Decision Making / M. Grabisch, M. Roubens // ResearchGate. - 2008. - URL: https://www.researchgate.net/publication/228597117_Application_of_the_Choquet _integral_in_multicriteria_decision_making (дата обращения 05.11.2020)

151. Labreuche C. The Choquet integral for the aggregation of interval scales in multicriteria decision making / C. Labreuche, M. Grabisch // Fuzzy Sets and Systems. - 2003. - Vol. 137, Issue 1. - P. 11-26.

152. Mayag, B. A representation of preferences by the Choquet integral with respect to a 2-additive capacity / B. Mayag, M. Grabisch, C. Labreuche // Theory and Decision. - 2011. - Vol. 71. - P. 297-324.

153. Подвальный С.Л. Информационные технологии и управление многоальтернативными системами. - Воронеж: Научная книга, 2014. - 207 с.

154. Подвальный С.Л., Барабанов А.В. Структурно-молекулярное моделирование непрерывных технологических процессов многоцентровой полимеризации. - Воронеж: Научная книга, 2011. - 104 с.

155. Барабанов В.Ф., Подвальный С.Л., Плахотнюк О.С. Многовариантное моделирование динамических систем эволюционного типа для управления в экстремальных ситуациях. - Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2007. - 152 с.

156. Подвальный С.Л. Моделирование промышленных процессов полимеризации. - М.: Химия, 1979. - 256 с.

157. Байзенбергер, Дж. А. Инженерные проблемы синтеза полимеров / Дж. А. Байзенбергер, Д.Х. Себастиан. - М.: Химия, 1988. - 688 с.

158. Пат. № 2042690, RU, C08F297/04. Способ управления периодическим процессом полимеризации термоэластопластов/ В.И. Дорофеев и др. Опубл. 27.08.1995, Бюлл. №24.

159. Пат. № 2084459, RU, C08F2/06, 297/04. Способ управления периодическим процессом полимеризации термоэластопластов/ В.И. Дорофеев и др. Опубл. 20.07.1997, Бюлл. №20.

160. Хариш И.Е. Синергетический метод синтеза систем управления химическими реакторами периодического действия [Электронный ресурс] // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск 94. Режим доступа: http://izv-tn.tti.sfedu.ru/wp-content/uploads/2011Z6Z9.pdf.

161. Берлин, Ал.Ал. Кинетика полимеризационных процессов/ Ал.Ал. Берлин, С.А. Вольфсон, Н.С. Ениколопян. - М.: Химия, 1978. - 320 с.

162. Бухонов, Б.П. Анализ полимеризационных ХТС как объектов управления / Б.П. Бухонов, С.Г. Тихомиров, А.В. Бондарев // Математическое моделирование сложных химико-технологических систем. - Казань: КХТИ., 1988. - С. 41.

163. А.с. № 401677 СССР, МКИ С08d/00. Способ автоматического регулирования концентрации полимера/ С. Л. Подвальный и др.// Открытия. Изобретения, 1973. - № 41. - С. 94.

164. А.с. № 1273364 СССР, МКИ 4 С08F136/04, G05D27/00. Способ управления процессом растворной полимеризации сопряженных диенов/ В. И. Дорофеев, В.А. Кирчевский, С. Л. Подвальный, А. А. Рыльков, Е. А. Солдатов, Р. К. Габбасов, А.А. Кисурин. - № 3915422/23-05; заявл. 24.06.85; опубл. 30.11.86, Бюл. № 44.

165. Подвальный С.Л. Информационно-управляющие системы мониторинга сложных объектов. - Воронеж: Научная книга, 2010. - 163 с.

166. Битюков В.К. и др. Управление качеством в процессах растворной полимеризации. - Воронеж: ВГТА, 2008. - 156 с.

167. Балакирев, В.С. Оптимальное управление процессами химической технологии/ В.С. Балакириев, В.М. Володин, А.М. Цирлин. - М.: Химия, 1978.

- 384 с.

168. Кафаров В. В. Системный анализ процессов химической технологии: Процессы полимеризации/ В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов, Л.В. Дранишников. - М.: Наука., 1991. - 350 с.

169. Амбрамзон, И.М. Управление с использование УВМ процессами полимеризации в производстве синтетического каучука: тем. обзор/ И.М. Амбрамзон, Р.К. Габбасов// Сер. Автоматизация и КИП. - М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1980. - 72 с.

170. Сире, Е.М. Влияние микропримесей на процесс стереоспецифической полимеризации изопрена/ Е.М. Сире, Л.М. Поспелова, З.Х. Евдокимова // Промышленность СК. - 1982. - № 4. - С. 6-9.

171. Солодский, В.В. Влияние параметров процесса полимеризации бутадиена на молекулярные характеристики полимера/ В.В. Солодский, И.М. Черкашина и др. // Промышленность СК. - 1983. - № 5. - С. 7-10.

172. Банди Б. Методы оптимизации: вводный курс/ Б. Банди// Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1988. - 128.

173. Цирлин, А.М. Вариационные методы оптимизации управляемых объектов / А. М. Цирлин, В.С. Балакирев, Е.Г. Дудников. - М.: Энергия., 1976.

- 448 с.

174. Битюков В.К., Тихомиров С.Г., Подкопаева С.В., Хромых Е.А., Хаустов И.А., Хвостов А.А. Математическое моделирование объектов управления в химической промышленности. - Воронеж: Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2011. - 196 с.

175. Хвостов А.А., Тихомиров С.Г., Хаустов И.А., Журавлев А.А., Карманов А.В. Матрично-графовая модель процесса деструкции полимерных материалов / Вестник ВГУИТ, 2018. - №2. - С. 92-98.

176. Подвальный С.Л., Хвостов А.А., Карманов А.В., Тихомиров Г.С., Попов А.П. Математическое моделирование процесса термомеханической

деструкции облученных резин // Вестник ВГТУ. - 2020. - Т. 16, №2 2. - С. 11-17.

177. Подвальный С.Л., Попов А.П., Карманов А.В., Тихомиров Г.С., Образцов Н.К // Синтез системы управления процессом деструкции сшитых полимеров при комбинированных внешних воздействиях // Вестник ВГТУ. -2020. - Т. 16, № 6. - С. 41-48.

178. Подвальный С.Л., Тихомиров С.Г., Карманова О.В., Хвостов А.А., Карманов А.В. Оценка влияния ионизирующих излучений на вязкоупругие свойства вулканизатов бутилкаучука // Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2019. - Т. 83, № 9. - С. 1232-1234.

179. Тихомиров С.Г., Карманова О.В., Хаустов И.А., Арапов Д.В., Попов А.П., Шехавцова Т.Н., Шаталов Г.В. Математическое моделирование процесса термоокислительной деструкции полибутадиена в растворе // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2018 - Т. 54, №8 - С. 560-568. Tikhomirov S. G., Karmanova O. V., Khaustov I. A., Arapov D. V., Popov A. P., Shekhovtsova T. N., Shatalov G. V., Karmanov A.V. Mathematical modeling of thermal oxidative degradation of polybutadiene in solution //Chemical and Petroleum Engineering. - 2018. - V. 54, Np.7-8. - P. 560-568.

180. Тихомиров С.Г., Карманова О.В., Подвальный С.Л., Хвостов А.А. Karmanov A.V. Research into kinetics of the radiation destruction of elastomers // Advanced Materials & Technologies Founders. - 2018 - No.2. - P. 9-17.

181. Долгополов М.А., Карманова О.В., Тихомиров С.Г., Карманов А.В. Математическое моделирование процесса получения радиационного бутилрегенерата методом Монте-Карло // II Международный научный форум «Ядерная наука и технологии», г. Алматы, 2019. - С. 239.

182. Тихомиров С. Г., Подвальный С. Л., Карманов А.В. Моделирование кинетики радиационной деструкции полимеров // Материалы 82-ой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (с международным участием), БГТУ, г. Минск, 2018. - С. 62.

183. Тихомиров С.Г., Подвальный С.Л., Карманов А.В. Моделирование

процесса деструкции бутиловых резин под действием ионизирующих излучений // Сборник трудов Международного научно-технического форума «Современные технологии в науке и образовании СТН0-2018, РГРТУ, Рязань, 2018. - С. 89-92.

184. Тихомиров С.Г., Карманова О.В., Хвостов А.А., Хаустов И.А., Карманов А.В. Модель процесса радиационной деструкции эластомера // Сборник трудов XXXI международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-31», С-Петербург, 2018 г. - Т. 1. - С. 99-101.

185. Карманов А.В., Тихомиров С.Г. Моделирование процесса деструкции бутиловых резин под действием ионизирующих излучений // Сборник трудов XXVII международной научно-технической конференции «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», Тамбов: изд. ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2018. - С. 245-246.

186. Карманов А.В., Бондаренко А. Н. Шутилин Ю.Ф. Исследование кинетики деструкции резин на основе бутилкаучука под действием ионизирующих излучений // Сборник науч. работ 66-ой научно-технической конференции учащихся, студентов и магистрантов, БГТУ, г. Минск, 2018. - С. 128-129.

187. Тихомиров Г.С., Карманов А.В., Образцов Н.К., Кудревич Б.Ф. Математическое моделирование механодеструкции резин на основе бутилкаучука, подвергшихся у-облучению // Всероссийская конференция с международным участием «Проблемы и инновационные решения в химической технологии» (ПИРХТ-2019), ВГУИТ, г. Воронеж, 2019. - С. 47-48.

188. Pogodaev A.K., Tikhomirov S.G., Karmanova O.V., Podvalny S.L., Khvostov A.A., Karmanov A.V. Mathematical modeling of the thermomechanical destruction process of elastomers treated with ionizing radiation // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. - 2019. - V. 54, No.5. - P. 902-908.

189. Тихомиров С.Г., Подвальный С.Л., Карманов А.В., Попов А.П. Оценка степени деструкции полимерной матрицы при получении

бутилрегенерата // В сборнике: VIII Национальная научно-практическая конференция с международным участием «Моделирование энергоинформационных процессов». - 2020. - С. 410-413.

190. Карманов А.В., Тихомиров Г.С. Математическое моделирование деструкции полимера для решения задачи управления технологическим процессом производства бутилрегенерата // Сборник трудов XXIX Международной научно-технической конференции «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации». -Москва, 2020. - С. 56-57.

191. Образцов Н.К., Карманов А.В., Попов А.П. Способы управления и постановка задачи проектирования АСУ процессом получения бутилрегенерата // Сборник трудов XXIX Международной научно-технической конференции «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации». - Москва, 2020. - С. 171-172.

192. Podvalny S.L., Tikhomirov S.G., Karmanova O.V., Khvostov A.A., Karmanov A.V. Evaluation of the ionizing radiation effect on the viscoelastic properties of butyl rubber vulcanizates // Materials and Devices. - 2019. - V.4. No. 1. - P. 90.

193. Карманов А.В., Тихомиров Г.С., Зайцев С.А. Разработка технологии получения бутилрегенерата с прогнозируемыми свойствами // Сборник материалов китайско-российского конференции-конкурса инноваций и предпринимательства-2020 (Юго-западный регион). - Воронеж, 2021. - C. 108.

194. Podval'nyi S.L., Tikhomirov S.G., Karmanova O.V., Khvostov A.A., Karmanov A.V. Estimating the effect of ionizing radiation on the viscoelastic properties of volcanized butyl rubbers // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2019. - V. 83, No.9. - P. 1125-1127.

195. Tikhomirov S. G., Polevoy P. C., Semenov M. E., Karmanov A.V. Modeling of the destruction process of butyl rubber // Radiation Physics and Chemistry. - 2019. - V. 158, - P. 205-208.

196. Битюков, В.К. Моделирование процесса пиролиза прямогонного бензина с использованием генетического алгоритма / В.К. Битюков, С.Г. Тихомиров, Д.В. Арапов, С.С. Саввин // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2015. - № 3 (65). -С. 79-84.

197. Хвостов А.А., Хаустов И.А., Образцов Н.К., Карманов А.В., Тихомиров Г.С. Модель процесса термомеханической деструкции эластомеров, подвергшихся ионизирующему облучению // Сборник трудов XII Международной конференции «Современные методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий (ПМТУКТ-2019)». - 2019. - С. 326-329.

198. Карманов А.В, Разработка модели радиационной деструкции эластомеров// Материалы XV Всероссийской школы-конференции молодых ученых «Управление большими системами», Воронеж, 2018. - С. 101-104.

199. Карманов А.В., Тихомиров Г.С. Математическое моделирование деструкции полимера для решения задачи управления технологическим процессом производства бутилрегенерата // Сборник трудов XXIX Международной научно-технической конференции «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации». Москва, 2020. - С. 56-57.

200. Задорожний В.Г., Тихомиров Г.С., Карманов А.В. Расчет статистических характеристик эластомеров, подвергшихся деструкции // Сборник трудов всероссийской конференции с международным участием «Проблемы и инновационные решения в химической технологии (ПИРХТ-2019)». 2019. - С. 45-46.

201. Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения. Пер. с англ. /Под ред. Р.Р. Ягера - М.: Радио и связь, 1986. - 408 с.

202. Detyniecki M. Mathematical Aggregation Operators and their Application to Video Querying: Thesis for the degree Docteur de l'Universite. -Paris, 2000. - 185 p.

203. Grabisch, M., Nguyen, H.T. and Walker, E.A., Fundamentals of Uncertainty Calculi with Applications to Fuzzy Inference, Kluwer Academics Publishers: Dordrecht, 1995.

204. Ильин, В.Н. Исследование способов построения множеств равноценных альтернатив при проектировании радиоэлектронных устройств летательных аппаратов/ В.Н. Ильин, А.В. Лепёхин // Труды МАИ, 2013. - №271. - C. 35.

205. Лапыгин, Ю.Н. Управленческие решения // М.: ЭКСМО, 2009. - 448 с.

206. Карманов А.В., Тихомиров Г.С., Зайцев С.А. Разработка технологии получения бутилрегенерата с прогнозируемыми свойствами // Сборник материалов китайско-российского конференции-конкурса инноваций и предпринимательства-2020 (юго-западный регион), Воронеж, 2021. - 108 с.

207. Образцов Н.К., Карманов А.В., Попов А.П. Способы управления и постановка задачи проектирования АСУ процессом получения бутилрегенерата // Сборник трудов XXIX Международной научно-технической конференции «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», Москва, 2020. - С. 171-172.

208. Карманов А.В., Тихомиров Г.С., Зайцев С.А. Разработка технологии получения бутилрегенерата с прогнозируемыми свойствами // Сборник материалов китайско-российского конференции-конкурса инноваций и предпринимательства-2020 (юго-западный регион), Воронеж, 2021. 108 с.

209. Карманов А.В., Тихомиров Г.С., Зайцев С.А. Получение бутил-регенерата с прогнозируемыми свойствами // В сборнике: Резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технологии. Доклады XXVI научно -практической конференции. Москва, 2021. С. 167-170.

210. Зайцев С.А., Карманов А.В., Тихомиров Г.С. Управление процессом получения радиационного бутилрегенерата // В сборнике: Инновации в области химии и технологии высокомолекулярных соединений.

Polymer material contest - 2021. Материалы IX международной конференции-конкурса. Воронеж, 2021. С. 32-34.

211. Tikhomirov G., Karmanov A., Zhatova V., Popov A., Obraztsov N., Podvalny E. Synthesis of the decision support system for controlling the process of combined destruction of butyl rubber vulcanizates // Proceedings - 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2021. 3. 2021. P. 636-640.

212. Khvostov A., Tikhomirov S., Khaustov I., Karmanov A. Thermoresistive sensor for monitoring the degree of polymer destruction in solution // Proceedings - 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2021. 3. 2021. С. 696-698.

213. Moler, C. B. Numerical Computing with MATLAB. - The Math Works, Inc., Natick, Massachusets, 2008. - 184 p.

214. Messac, A. Optimization in Practice with MATLAB / A. Messac. -Cambridge University Press, 2015. - 469 p.

С О В Т Е X

Общество с Ограниченной Ответственностью

394002, г.Воронеж, ул.Димитрова, д. 106-А, офис 1. Тел.[phone] E-mail: [e-mail] ИНН 3666027674 КПП 366301001 ОКОНХ 51500 ОКПО 31273447 р/счет № 40702810013000000500 к/счет 30101810600000000681 в Центрально-Черноземном банке ПАО Сбербанк г.Воронежа БИК банка 042007681

УТВЕРЖДАЮ ректораООО «Совтех»

Волкович Н.С.

» /2? 202 О г.

АКТ

промышленной апробации результатов научно-исследовательской работы

В период с января по сентябрь 2020 г. сотрудниками ФГБОУ ВО «ВГУИТ» проф. Кармановой О.В., доц. Поповым А.П. и ФГБОУ ВО «ВГТУ» проф. Подвальным С.Л., аспирантом Кармановым A.B. была выполнена научно-исследовательская работа (НИР) по исследованию влияния облучения бутилкаучука на свойства резиновых смесей и резин на его основе. По результатам НИР разработаны технические решения получения бутилрегенерата на основе отработанных резиновых изделий. Сущность НИР заключается в подборе условий термомеханообротки облученных диафрагменных резин смоляной вулканизации на основе бутилкаучука, обеспечивающих оптимальные свойства композиций на их основе.

По результатам НИР на предприятии ООО «Совтех» в мае 2020 г. выпущена опытная партия бутилрегенерата в количестве 100 кг. Опытные образцы переданы для испытаний на предприятия по выпуску резинотехнических изделий и пневматических шин.

От ООО «Совтех»

Начальник лаборатории ^ Горский В.П.

"14" 05 AI

Ii

промышленной апробации бутилрегенератаРМБР-70

За период с февраля по апрель 2021г. на ООО «РПИ КурскПром» проведены промышленные испытания бутилрегенерата марки РМБР-70, изготовленного по технологии, которую разработали сотрудники Воронежского государственного университета инженерных технологий д.т.н. Тихомиров С.Г.,д.т.н. Карманова О.В., к.т.н. Попов А.П. и сотрудники Воронежского государственного технического университета д.т.н. Подвальный C.J1., аспирант Карманов A.B. Бутилрегенерат применялся в рецептурах изоляционных резиновых смесей. Испытания резиновых смесей, резин и готовой продукции показали соответствие нормам контроля. Отмечено улучшение технологических свойств резиновых смесей и теплостойкости резин при использовании бутилрегенерата РМБР-70.

Заключение:

Использование бутилрегенерата РМБР-70 в рецептурах изоляционных резин обеспечивает требуемый уровень свойств изделий и данный материал может быть рекомендован для включения в технологический регламент изготовления резиновой гидроизоляции и полимерной кровли. Экономический эффект от ■ внедрения в производство бутилрегенерата РМБР-70 достигается за счет снижения себестоимости изделий и составляет 3435000 (три миллиона четыреста тридцать пять тысяч) руб. (Приложение).

Акт подписали:

Доцент к.т.н.

Профессор, д.т.1

Профессор, д.т.н

От d

Д.т.1 д.т.н

От ФГБОУ ВО ВГТУ

С.Г.

О.В.

ПРИЛОЖЕНИЕ к акту промышленной апробации

бутилрегенерата РМБР-70

Расчет экономического >ффскта от внедрении разработки

В результате использования в рецептурах изоляционных резиновых смесей бутилрегенерата марки РМБР-70 в качестве замены 40 % мае. бутилкаучука БК1675 снижение себестоимости резиновой смеси (С1-С2) за счет разности цены каучука и бутилрегенерата составит 35000 руб/т.

Планируемая прибыль предприятия при снижении себестоимости продукции с Ci до С 2 и объеме производства (ОП) резиновых смесей 100 т резины в год с использованием бутилрегенерата марки РМБР-70 составит:

П=( С |-С2)*ОП=35000* 100=3500000 руб. С учетом затрат на проведение НИР по отработке рецептуры с бутилрегенератом марки РМБР-70 в размере 31-1=65000 руб/год. годовой экономический эффект составит: Э=П-ЗН=3500000 - 65000 = 3435000 руб.

АКТ

«/¿» (¿¿/tcic/itf 2021 г.

о передаче научно-технической информации

Настоящим подтверждается, что полученные на основе «Системы поддержки принятия решений процесса получения бутилрегенерата», разработанной сотрудниками ФГБОУ ВО «ВГТУ»: профессором Подвальным C.JL, аспирантом Кармановым A.B.; сотрудниками ФГБОУ ВО «ВГУИТ»: профессором Тихомировым С.Г., профессором Кармановой О.В.. доцентом Поповым А.П. рекомендации по выбору параметров процесса получения бутилрегенерата, переданные в ЗАО «Интех», обеспечивают получение продукта с заданным набором технических свойств методом радиационной обработки резин на основе бутилкаучука.

В ходе проведенной на ускорителе электронов «Электроника УЭЛВ-10-10-С-70» радиационной обработки (70 кГр) предоставленной партии сырья получена опытная партия бутилрегенерата с удовлетворительными показателями качества, позволяющими использовать его в существующих рецептурах резиновых смесей путем замены им дорогостоящего БК до 20%.

Представленная «Система поддержки принятия решений процесса получения бутилрегенерата» позволила рассчитывать оптимальные управляющие параметры с выдачей рекомендации по управлению процессом, что обеспечило получение требуемого набора технологических и пласто-эластических свойств бутилрегенерата.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предложенного метода обработки отходов резин на основе бутилкаучука составит 24124000 рублей при производстве 500 тонн бутилрегенерата.

Приложение: Расчет экономического эффекта при применении бутилрегенерата, полученного с помощью разработанной системы поддержки принятия решений.

от ЗАО «Интех»:

к.х.н., заместитель директора начальник установки

Иванов А.Б. Кучеров С.В.

ПРИЛОЖЕНИЕ

к акту о передачи научно-технической информации

Расчет экономического эффекта при применении бутилрегенерата, полученного с помощью разработанной системы поддержки принятии решений

С использованием полученных на основе представленной системы рекомендаций планируется получение бутилрегенерата для производства резин на его основе. На сегодняшний день цена бутилрегенерата на рынке составляет 98740 руб./т. Себестоимость бутилрегенерата, полученного с использованием радиационной обработки на ускорителе электронов «Электроника УЭЛВ-10-10-С-70» дозой облучения 70 кГр составит 50500 руб./т. При его использовании в рецептурах резиновых смесей экономическая эффективность 48248 руб./т.

При выпуске 500 тонн бутилрегенерата ожидаемый экономический эффект составит 24124000 руб.

Таким образом, установлено, что получение бутилрегенерата на основе отходов резиновых изделий с использованием «Системы поддержки принятия решений процесса получения бутилрегенерата» позволяет при сохранении основных технико-экономических показателей готовой продукции получать материалы с высокими эксплуатационными характеристиками. Использование полученной системы позволяет изменять пласто-эластические, физико-механические, и эксплуатационные показатели полимерных материалов в широком интервале, при этом оптимизация состава полимерных композиций в системе «каучук-бутилрегенерат» позволяет спрогнозировать будущие свойства конечных материалов. Такой подход позволяет получать высококачественные материалы при сохранении или снижении за счет использования отходов себестоимости готовой продукции.

Кучеров С.В.

Таблица Г.1 - Экспериментальные данные изменения вязкости по Муни в

зависимости от условий термомеханообработки

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин МАэксп, Х10-5 г/моль см3 МАрасч , Х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 120 кГр и Т = 100 °С

1 120 373 0 140,0 140,0 -

2 120 373 1 113,9 116,3 2,11

3 120 373 2 95,00 100,9 6,21

4 120 373 3 84,7 90,4 6,73

5 120 373 4 79,6 83,1 4,40

6 120 373 5 75,2 77,9 3,59

7 120 373 6 72 74,1 2,92

8 120 373 7 71,6 71,3 0,42

9 120 373 8 71,2 69,1 2,95

10 120 373 9 70,4 67,5 4,12

11 120 373 10 69,6 66,2 4,89

12 120 373 11 68,8 65,2 5,23

13 120 373 12 68,1 64,4 5,43

14 120 373 13 67,6 63,8 5,62

15 120 373 14 66,8 63,2 5,39

16 120 373 15 66 62,7 5,00

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 120 кГр и Т = 120 °С

1 120 393 0 128,2 128,20 -

2 120 393 1 98,0 99,89 1,93

3 120 393 2 71,1 83,09 16,86

4 120 393 3 61,2 72,54 18,53

5 120 393 4 55,7 65,62 17,80

6 120 393 5 53,8 60,92 13,23

7 120 393 6 52,5 57,64 9,79

8 120 393 7 50,3 55,30 9,94

9 120 393 8 49,9 53,60 7,41

10 120 393 9 48,3 52,33 8,34

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин Млэксп, Х10-5 г/моль см3 МАрасч , х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

11 120 393 10 48,0 51,37 7,01

12 120 393 11 47,6 50,62 6,34

13 120 393 12 46,5 50,02 7,58

14 120 393 13 45,7 49,54 8,40

15 120 393 14 44,5 49,13 10,40

16 120 393 15 44,2 48,78 10,36

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 120 кГр и Т = 140 °С

1 120 413 0 118,0 118,00 -

2 120 413 1 84,9 85,27 0,46

3 120 413 2 64,0 67,84 6,00

4 120 413 3 52,9 57,79 9,24

5 120 413 4 48,2 51,65 7,16

6 120 413 5 45,9 47,73 3,98

7 120 413 6 42,0 45,14 7,47

8 120 413 7 41,0 43,37 5,78

9 120 413 8 39,0 42,13 8,03

10 120 413 9 38,0 41,24 8,52

11 120 413 10 37,9 40,57 7,04

12 120 413 11 37,9 40,05 5,67

13 120 413 12 37,5 39,63 5,69

14 120 413 13 36,6 39,29 7,34

15 120 413 14 35,8 38,99 8,90

16 120 413 15 35,3 38,72 9,68

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 120 кГр и Т = 160 °С

1 150 433 0 108,0 108,00 -

2 150 433 1 72,0 71,64 0,50

3 150 433 2 56,6 54,59 3,55

4 150 433 3 47,0 45,72 2,73

5 150 433 4 43,2 40,74 5,69

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин Млэксп, Х10-5 г/моль см3 МАрасч , Х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

6 150 433 5 41,1 37,80 8,04

7 150 433 6 39,8 35,97 9,63

8 150 433 7 38,2 34,79 8,93

9 150 433 8 35,0 33,99 2,89

10 150 433 9 34,6 33,42 3,42

11 150 433 10 33,8 32,99 2,40

12 150 433 11 33,0 32,65 1,07

13 150 433 12 31,8 32,36 1,75

14 150 433 13 30,6 32,10 4,91

15 150 433 14 30,0 31,87 6,22

16 150 433 15 29,4 31,65 7,64

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 150 кГр и Т = 100 °С

1 150 373 0 127,0 123,00 3,15

2 150 373 1 95,0 97,61 2,75

3 150 373 2 82,0 82,26 0,31

4 150 373 3 70,0 72,45 3,50

5 150 373 4 66,0 65,92 0,12

6 150 373 5 59,0 61,43 4,11

7 150 373 6 58,0 58,25 0,43

8 150 373 7 57,0 55,95 1,84

9 150 373 8 54,7 54,25 0,82

10 150 373 9 52,9 52,97 0,13

11 150 373 10 51,9 51,98 0,15

12 150 373 11 51,7 51,19 0,98

13 150 373 12 50,8 50,56 0,48

14 150 373 13 50,4 50,03 0,74

15 150 373 14 49,2 49,58 0,76

16 150 373 15 48,6 49,18 1,19

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 150 кГр и Т = 120 °С

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин Млэксп, Х10-5 г/моль см3 МАрасч , х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

1 150 393 0 108,0 102,60 5,00

2 150 393 1 74,0 75,51 2,05

3 150 393 2 67,1 60,78 9,42

4 150 393 3 55,6 52,11 6,28

5 150 393 4 51,7 46,71 9,64

6 150 393 5 48,3 43,20 10,55

7 150 393 6 45,7 40,84 10,64

8 150 393 7 43,7 39,19 10,32

9 150 393 8 42,0 38,01 9,49

10 150 393 9 41,0 37,14 9,40

11 150 393 10 40,0 36,48 8,80

12 150 393 11 39,0 35,96 7,80

13 150 393 12 38,3 35,53 7,23

14 150 393 13 38,0 35,17 7,45

15 150 393 14 38,0 34,85 8,28

16 150 393 15 38,0 34,57 9,03

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 150 кГр и Т = 140 °С

1 150 413 0 94,3 87,00 7,76

2 150 413 1 58,0 58,69 1,20

3 150 413 2 49,0 45,07 8,02

4 150 413 3 41,0 37,78 7,86

5 150 413 4 39,0 33,57 13,92

6 150 413 5 38,5 31,00 19,47

7 150 413 6 38,0 29,36 22,73

8 150 413 7 37,5 28,27 24,62

9 150 413 8 37,0 27,51 25,65

10 150 413 9 36,5 26,95 26,15

11 150 413 10 36,0 26,53 26,31

12 150 413 11 35,5 26,19 26,23

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин Млэксп, Х10-5 г/моль см3 МАрасч , х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

13 150 413 12 34,5 25,90 24,92

14 150 413 13 33,9 25,65 24,34

15 150 413 14 33,6 25,42 24,35

16 150 413 15 32,6 25,20 22,69

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 150 кГр и Т = 160 °С

1 150 433 0 82,9 75,00 9,53

2 150 433 1 46,0 45,92 0,18

3 150 433 2 35,6 33,79 5,07

4 150 433 3 34,0 27,99 17,67

5 150 433 4 32,0 24,94 22,08

6 150 433 5 30,0 23,21 22,64

7 150 433 6 29,0 22,17 23,56

8 150 433 7 27,0 21,50 20,36

9 150 433 8 26,0 21,05 19,06

10 150 433 9 25,0 20,71 17,18

11 150 433 10 24,0 20,43 14,87

12 150 433 11 23,0 20,20 12,18

13 150 433 12 22,0 19,99 9,14

14 150 433 13 21,7 19,79 8,78

15 150 433 14 21,3 19,61 7,95

16 150 433 15 21,0 19,43 7,49

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 200 кГр и Т = 100 °С

1 200 373 0 66,7 66,80 0,15

2 200 373 1 45,7 47,92 4,86

3 200 373 2 35,0 38,11 8,90

4 200 373 3 30,0 32,52 8,41

5 200 373 4 26,0 29,12 11,98

6 200 373 5 23,7 26,92 13,60

7 200 373 6 22,7 25,45 12,12

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин Млэксп, Х10-5 г/моль см3 МАрасч , Х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

8 200 373 7 21,8 24,42 12,02

9 200 373 8 21,7 23,67 9,08

10 200 373 9 21,5 23,10 7,44

11 200 373 10 21,4 22,65 5,83

12 200 373 11 21,0 22,27 6,07

13 200 373 12 20,3 21,95 8,15

14 200 373 13 20,0 21,67 8,34

15 200 373 14 19,7 21,41 8,66

16 200 373 15 19,5 21,16 8,53

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 200 кГр и Т = 120 °С

1 200 393 0 46,8 46,00 1,71

2 200 393 1 29,0 29,94 3,25

3 200 393 2 18,6 22,63 21,66

4 200 393 3 16,4 18,84 14,88

5 200 393 4 15,2 16,69 9,81

6 200 393 5 14,4 15,39 6,86

7 200 393 6 13,8 14,55 5,43

8 200 393 7 13,4 13,98 4,33

9 200 393 8 13,0 13,57 4,40

10 200 393 9 12,8 13,26 3,59

11 200 393 10 12,6 13,01 3,25

12 200 393 11 12,4 12,80 3,20

13 200 393 12 12,2 12,61 3,35

14 200 393 13 12,0 12,44 3,63

15 200 393 14 11,9 12,27 3,14

16 200 393 15 11,8 12,12 2,70

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 200 кГр и Т = 140 °С

1 200 413 0 34,0 32,70 3,82

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин Млэксп, Х10-5 г/моль см3 МАрасч , Х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

2 200 413 1 19,0 19,09 0,47

3 200 413 2 12,1 13,76 13,69

4 200 413 3 11,0 11,27 2,48

5 200 413 4 10,3 9,98 3,16

6 200 413 5 9,9 9,24 6,71

7 200 413 6 9,5 8,78 7,58

8 200 413 7 9,2 8,48 7,87

9 200 413 8 8,9 8,26 7,24

10 200 413 9 8,7 8,08 7,08

11 200 413 10 8,5 7,94 6,60

12 200 413 11 8,4 7,81 7,02

13 200 413 12 8,3 7,69 7,34

14 200 413 13 8,1 7,58 6,44

15 200 413 14 8,0 7,47 6,64

16 200 413 15 7,9 7,36 6,80

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 200 кГр и Т = 160 °С

1 200 433 0 25,5 24,00 5,88

2 200 433 1 13,0 12,46 4,13

3 200 433 2 9,3 8,67 6,82

4 200 433 3 8,3 7,11 14,39

5 200 433 4 7,8 6,37 18,40

6 200 433 5 7,4 5,97 19,32

7 200 433 6 7,1 5,73 19,25

8 200 433 7 7,0 5,57 20,40

9 200 433 8 6,9 5,45 21,03

10 200 433 9 6,7 5,35 20,22

11 200 433 10 6,5 5,25 19,22

12 200 433 11 6,3 5,16 18,05

13 200 433 12 6,2 5,08 18,10

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин Млэксп, х10-5 г/моль см3 МАрасч , Х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

14 200 433 13 6,1 5,00 18,10

15 200 433 14 6,0 4,92 18,07

16 200 433 15 5,8 4,84 16,60

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 250 кГр и Т = 100 °С

1 250 373 0 62,7 62,70 -

2 250 373 1 36,0 39,04 8,43

3 250 373 2 24,6 28,96 17,74

4 250 373 3 19,8 23,94 20,92

5 250 373 4 18,1 21,15 16,84

6 250 373 5 17,0 19,45 14,43

7 250 373 6 15,7 18,34 16,84

8 250 373 7 15,5 17,56 13,30

9 250 373 8 15,4 16,97 10,19

10 250 373 9 15,4 16,49 7,08

11 250 373 10 15,4 16,08 4,68

12 250 373 11 15,2 15,71 3,36

13 250 373 12 14,7 15,37 4,56

14 250 373 13 14,4 15,05 4,51

15 250 373 14 13,6 14,74 8,40

16 250 373 15 13,4 14,45 7,81

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 250 кГр и Т = 120 °С

1 250 393 0 42,6 42,60 -

2 250 393 1 22,3 23,47 5,23

3 250 393 2 12,7 16,53 30,17

4 250 393 3 11,0 13,42 22,03

5 250 393 4 10,2 11,82 15,84

6 250 393 5 9,7 10,89 12,26

7 250 393 6 9,3 10,30 10,72

8 250 393 7 8,9 9,88 11,00

№ п/п 0, кГр Т, К 1, мин Млэксп, Х10-5 г/моль см3 МАрасч , Х10-5 г/моль см3 Отн. погрешность, Д, %

9 250 393 8 8,7 9,56 9,84

10 250 393 9 8,6 9,29 7,98

11 250 393 10 8,6 9,05 5,20

12 250 393 11 8,5 8,83 3,85

13 250 393 12 8,4 8,62 2,61

14 250 393 13 8,3 8,42 1,45

15 250 393 14 8,2 8,23 0,33

16 250 393 15 8,1 8,04 0,74

Воздействие гамма-квантов (серия 120-150-200-250) при 0 = 250 кГр и Т = 140 °С

1 250 413 0 30,0 30,00 -

2 250 413 1 14,3 14,48 1,26

3 250 413 2 8,1 9,79 20,83

4 250 413 3 7,0 7,91 13,04

5 250 413 4 6,4 7,02 9,64

6 250 413 5 6,1 6,52 6,92

7 250 413 6 5,9 6,21 5,20

8 250 413 7 5,8 5,98 3,05

9 250 413 8 5,6 5,79 3,39

10 250 413 9 5,5 5,63 2,29

11 250 413 10 5,5 5,47 0,47

12 250 413 11 5,5 5,33 3,07

13 250 413 12 5,5 5,19 5,58

14 250 413 13 5,4 5,06 6,30