СОДЕРЖАНИЕ
1.Информационный поиск
2. Концептуальное описание схемы переэтерификации диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль (мет) акрилатом
3. Конструктивно-функциональный анализ лабораторного реактора для проведения переэтерификации диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом
4. Функционально-физический анализ ТО
5. Анализ технологического процесса переэтерификации диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом
6. Постановка задачи поиска нового технического решения
7.Синтез с помощью эвристических приемов
8. Морфологический анализ процесса и аппарата для проведения переэтерификации
9. Морфологический синтез
Выводы
Введение
История развития человечества - это прежде всего история изобретения, создания и совершенствования различных изделий и технологий, другими словами - процесса инженерного творчества (ИТ). Результатами ИТ чаще всего являются новые, более совершенные и эффективные технические объекты и технологии.
Техническим объектом (ТО) называется созданное человеком или автоматом реально существующее устройство, предназначенное для удовлетворения определенной потребности.
Каждый ТО может быть представлен определенным иерархически соподчиненными описаниями. На самой нижней ступени данной иерархической структуры стоит потребность, или функция ТО. Это понятие должно рассматриваться достаточно подробно, иначе ошибка на уровне постановки потребности может привести к созданию невостребованного технического проекта.
Выявление потребности в ТО.
Потребность- общепринятое и краткое описание на естественном языке назначения ТО или цели его создания. При описании потребности отвечают на вопрос о том, какой результат желают получить, каким особым условиям и ограничениям при этом нужно удовлетворить.
Можно ответить на этот вопрос с позиции темы магистерской диссертации: «Синтез фосфорсодержащих метакрилатов на основе диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты».
В настоящее время актуальной является задача получения полимеров с пониженной горючестью, перспективных для применения в строительстве, технике и прочих отраслях, а также “оптимальный” синтез таких соединений. В магистерской диссертации рассматривается способ получения мономеров для получения таких полимеров, а именно переэтерификацией диметилового эфира β-циано-этилфосфоновой кислоты моноэтиленгликольметакрилатом .
Описание любой потребности формализованно можно представить в виде трех компонентов:
где D указание действия, производимого рассматриваемым ТО и приводящего к желаемому результату, т.е. к удовлетворению (реализации) интересующей потребности; G указание объекта, на который направлено действие D, H- указание особых условий и ограничений, при которых выполняется действие D.
Представим это в таблице:
Таблица 1 Описание потребности в рассматриваемом ТО
Наименование ТОDGHМономеры и полимеры с пониженной горючестьюСнижение горючести полимерных материаловГорючие полимерыВнедрение фосфора в структуру полимеров
Для получения сведений о данном техническом решении и об его аналогах был произведен информационный поиск, который позволил получить сведения о новейших достижениях в требуемой предметной области и исключить дублирование исследований и разработок. На его основании можно сделать вывод о том, что все предыдущие исследования были посвящены реакциям фосфорилирования других органических веществ.
Таким образом, поставленная цель исследования и синтеза фосфорсодержащих метакрилатов на основе диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты является актуальной и востребованной.
1. Информационный поиск
При выполнении научно-технических разработок и исследований составной частью деятельности любого инженера и ученого является поиск и обработка источников информации.
Чтобы создавать новые, на уровне мировых образцов изделия, нужно быть на переднем крае науки и техники, профессионально владеть информацией в области своей специализации, быть информированным в смежных областях.
Фактически требуемая и полезная для решения конкретной инженерной задачи информация получается в результате работы огромного количества специалистов из различных областей знания, она рассеяна по множеству источников, непрерывно пополняется и корректируется. Качественно выполненный информационный поиск позволяет вооружить инженера новейшими достижениями в требуемой предметной области.
Наиболее характерным в деятельности инженера является тематический информационный поиск, который включает в себя в качестве элементов документальный и фактографический поиск, а также аналитическую переработку полученной информации.
Информационный поиск предполагает решение следующих задач:
- выявление информационной потребности;
- постановка задачи поиска информации;
- поиск источников информации;
- выбор информации из источников;
- переработка информации к виду, удобному для использования при решении его основной научно-технической задачи.
Составной частью информационного поиска является проведение патентных исследований.
Целью патентных исследований является получение исходных данных для обеспечения высокого технического уровня и конкурентноспособности объекта техники, использование современных научно-технических достижений, исключение неоправданного дублирования исследований и разработок
Таблица 2 Основные параметры регламента поиска
Предмет
поискаЦель поиска
информацииСтрана
поискаУДКМКИ,
НКИРетроспективность
поискаНаименование
источников,
по которым
проводится
поискФосфорсодержащие акрилаты и другие фосфорсодержащие мономерыПоиск
методов
синтеза
фосфорсодержащих мономеровСШАC07C103/79
C07C101/00
C07C101/72
C07C049/76
C07C049/84
A01N009/24
C07C049/44http:/patft.uspto.
gov-американская патентная
база
Таблица 3 Патентная документация, отобранная для анализа
Предмет поискаСтрана выдачи,
вид и номер
охранного документа, классификационный индексЗаявитель с
указанием
страны, номер заявки,
дата
публикацииСущность
заявленного
технического
решения и
цели его
созданияСведения
о действии
охранного
документа
или
причина
аннулирования Фосфорсодержащие акрилаты и другие фосфорсодержащие мономерыСША
США
США
СШАValdiserri; Leo L.; Belpre; Номер патента- 298967
Дата публикации-
15 Mar 1983
E.N. Allen, Faesingers R.F.
Номер патента-3969440
Дата публикации-
13 дек. 1977
H.Y. Coover
Номер патента-2790823
Дата публикации-
5 авг. 1960
Steckler Robert
Номер патента-3855364
Дата публикации-
15 окт. 1975
Получение фосфорсодержащих изоцианатных олигомеров
Фосфорсодержащие акриловые эфиры и амиды
Акриловые эфиры, содержащие фосфонамидную группу
Фосфатные эфиры гидроксиалкилакрилатов и гидроксиалкил метакрилатов
2. Концептуальное описание схемы переэтерификации диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом
В колбу Кляйзена, снабженную водяным холодильником, помещают диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты. Добавляют моноэтиленгликольметакрилат (МЭГ), а также около 1 % гидрохинона для ингибирования реакции полимеризации МЭГа. Нагревают силиконовую баню до ~150°С и выдерживают эту температуру в течение 5-6 часов.
По мере протекания реакции переэтерификации, проходя через водяной холодильник, конденсируются пары метанола, который собирается в приемник.
В качестве побочной может выступать реакция самопроизвольной полимеризации МЭГ при повышенных температурах:
3. Конструктивно-функциональный анализ лабораторного реактора для проведения переэтерификации диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом
Рис.1 Лабораторный реактор для проведения переэтерификации диметилового эфира β-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом
КФА выполняется в 3 стадии:
- Вначале выбранный для анализа технический объект декомпозируется на отдельные элементы, в зависимости от потребности задачи и с учетом системных свойств объекта;
- На второй стадии для каждого элемента формулируется одна или несколько функций, также в зависимости от проектной ситуации;
- На третьей стадии результаты анализа для наглядного представления изображаются графически.
Таблица 4 КФА лабораторного реактора для проведения переэтерификации
Элемент ТОФункция элементаОбозн.НаименованиеОбозначениеОписание (D,G,H)Е0Колба Кляйзе
