Изменение физико-химических свойств углеродных волокон в процессе бромирования

• Автор: Клименко, Инна Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 81 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Получение углеродных ВОЛОКОН
1.2. Строение углеродных волокон
1.2.1. Модели структуры углеродных ВОЛОКОН
1.2.2. Рентгенографическое исследование структуры углеродных волокон
1.2.3. Интеркалирование графитированных волокон
1.2.4. Изучение структуры исходных и интеркалированных углеродных волокон методами спектроскопии комбинационного рассеяния света и ИК-спектроскопии
1.3. Электрофизические свойства углеродных волокон
1.4. Исследование углеродных волокон методом термогравиметрического анализа
Глава 2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика исходного сырья и получение бромированных волокон. Подготовка образцов к исследованию
2.2. Измерение темновой проводимости пековых углеродных волокон в диапазоне температур
2.3. Измерение веса пековых углеродных волокон
2.4. Термогравиметрический анализ исходных и бромированных пековых углеродных волокон
2.5. Рентгеноструктурный анализ исходных и бромированных пековых углеродных волокон

2.6. Регистрация спектров комбинационного рассеяния света и ИК-спектров в
спектральной области 100 - 3200 см'1
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
БРОМИРОВАНИЯ ПЕКОВЫХ УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН
3.1. Темновая проводимость и изменение веса пековых углеродных
волокон
3.2. Спектры микро-спектроскопии КРС и ИК-спектроскопии исходных и
бромированных пековых углеродных волокон
3.3. Термогравиметрический анализ пековых углеродных волокон
3.3.1. Термогравиметрический анализ исходных и бромированных в течение
144 часов пековых углеродных волокон в инертной и окислительной атмосфере
3.3.2. Расчет кинетических параметров процесса дебромирования
3.4. Рентгенографическое исследование исходных и бромированных в течение
-120 часов пековых углеродных волокон
Глава 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЗМА БРОМИРОВАНИЯ ПЕКОВЫХ
УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В последние годы в связи с открытием новых форм углерода (фуллерены, нанотрубки) и увеличением потребностей современной техники в новых материалах с контролируемо изменяемыми свойствами возобновился интерес к исследованию фундаментальных свойств углеродных материалов, в том числе углеродных волокон (УВ). УВ находят широкое применение в авиации, ракетостроении, металлургии, химическом машиностроении и других областях техники.
Графитированные УВ относятся к классу электропроводящих химических волокон и обладают уникальным сочетанием механических и тепловых свойств [1, 2]. Они отличаются стойкостью при высоких температурах и в агрессивных средах, возможностью получения различных текстильных форм, имеют высокую тепло- и электропроводность, наивысшие значения удельных прочностных и упругих свойств, обладают достаточной сырьевой базой и доступностью промышленного производства.
В настоящее время работы по УВ в основном ведутся по трем
направлениям: 1) исследование различных физических свойств УВ и установление их связи со структурой с целью расширения областей применения; 2) поиск путей для снижения стоимости УВ; 3) изучение возможностей использования
высокопроводящих УВ в композиционных материалах.
В связи с использованием УВ в проводящих композиционных материалах особое внимание уделяется проблеме снижения электрического сопротивления УВ. Существуют различные способы увеличения проводимости УВ, в том числе за счет введения добавок, интеркалянтов. Одним из таких способов является
бромирование УВ в газовой фазе, при котором электрическое сопротивление УВ уменьшается в 3 - 6 раз [3, 4]. Хорошая временная и термическая стабильность свойств бромированных волокон, довольно высокая электрическая проводимость и относительная простота их получения делают эти волокна особенно
привлекательными для практического использования.

В простейшем случае скорость реакции разложения определяется количеством способного к превращению в летучие продукты еще не разложившегося полимера [102].
Константа скорости реакции К рассчитывается из выражения
Величина К является эмпирической величиной, так как определяется не только реакцией, но и зависит в определенной степени от конструкции прибора, формы и размера образца.
Таким образом при учете всех этих предположений скорость реакции разложения можно представить следующим образом:
Задача заключается в определении неизвестных параметров Ко, Еа и п. Согласно методу Фримена-Кэррола [102, 108, 110] термогравиметрическая кривая (зависимость потери веса от температуры) при постоянной скорости нагрева представляет собой кривую, наклон касательной в каждой точке определяет скорость разложения при данной температуре и данной степени разложения Поэтому, составляя любое количество уравнений (3) графическим способом можно определить величины Еа и К.