Исследование процессов получения волокнисто-пленочных и блочных изделий из сверхвысокомолекулярного полиэтилена

• Автор: Волков, Филипп Вячеславович
• Шифр специальности: 05.17.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Г лава 1. Структура, свойства и научные основы применения сверхвысокомолекулярного полиэтилена
в волокнисто-пленочных материалах
1.1. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен
1.2. Получение изделий из сверхвысокомолекулярного полиэтилена по гель-технологии
1.3. Строение полимерных гелей
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Полимер, растворители, экстрагенты, наполнители
2.2. Методики физико-химических и механических исследований
Глава 3. Растворы сверхвысокомолекулярного полиэтилена
3.1. Особенности растворения сверхвысокомолекулярного полиэтилена
3.2. Реология растворов сверхвысокомолекулярного полиэтилена
Глава 4. Особенности переработки сверхвысокомолекулярного
полиэтилена по гель-технологии
4.1. Получение пористых пленок из сверхвысокомолекулярного полиэтилена по гель-технологии
4.2. Исследование волокнообразующих свойств
растворов сверхвысокомолекулярного полиэтилена

4.3. Получение наполненных гелей
сверхвысокомолекулярного полиэтилена
Глава 5. Изучение структуры ксерогелей, полученных из
растворов сверхвысокомолекулярного полиэтилена в парафинах
Глава 6. Получение, свойства и применение композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена
6.1. Композиционный м атериал
для очистки воды от нефтепродуктов
6.2. Композиционный материал
для очистки воды от радионуклидов
Выводы
Список литературы
Приложение
ВВЕДЕНИЕ

Одним из перспективных направлений переработки сверхвысокомолекулярных полимеров является гель-технология. Впервые этот процесс был предложен в 70-х гг. в Голландии. Успехи, достигнутые в этой области, позволили получить высокопрочные волокна, с механическими свойствами, близкими к теоретически возможным. Первоначально проводились исследования гель-формования растворов сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), а в последнее десятилетие интерес исследователей сместился к более полярным гибкоцепным полимерам: полиакрилонитрилу (ПАН), поливиниловому спирту (ЛВС) и поликапроамиду (ПКА). В настоящее время промышленный выпуск высокопрочного полиэтиленового волокна осуществляется в Голландии, США и Японии
Изучение строения полимерных гелей становится актуальным не только для производства высокопрочных волокон, но также и в связи с проблемой получения высокоэффективных сорбирующих и фильтрующих материалов. Ряд полученных данных позволяет предположить о возможности создания мембран из сверхвысокомолекулярных полимеров по гель-технологии. Некоторые полимерные гели уже используются в медицине как носители лекарственных препаратов и хладоагенты. Кроме того , исследования строения и свойств полимерных гелей имеют большое теоретическое значение, так как позволяют изучить и проверить на практике представления о взаимосвязи строения и свойств полимеров.
СВМПЭ является одним из наиболее интересных объектов по получению полимерных гелей и материалов на их основе. Благодаря простоте химического строения СВМПЭ может служить моделью полимера при изучении гелей сверхвысокомолекулярных полимеров, а такие его физикохимические свойства, как легкость и высокая хемостойкость, открывают

Усадка геля, после того как возникла пространственная физическая сетка, протекает за счет роста густоты сетки (появляются новые узлы) и увеличения размеров ранее возникших узлов [92].
В работе [39] исследовали макроструктуру гелей СВМПЭ, полученных из растворов в ксилоле и декалине. Фиксирование структуры гелей проводили путем замены растворителя на смесь метакрилатов, которые затем при полимеризации под действием УФ-света при -40°С превращались в твердые блоки. Методом электронной микроскопии показано, что СВМПЭ в матрице метакрилата находится в виде отдельных кристаллических волокон,, которые образуют трехмерную сетку. Волокна СВМПЭ связаны друг с другом через аморфную прослойку, находящуюся на их поверхности.
В результате высушивания полимерных гелей или удаления растворителя экстракцией низкокипящим реагентом с последующей сушкой образуется ксерогель. Ксерогели СВМПЭ являются высоко пористыми объектами, которым присущ ряд специфических особенностей. Во-первых, несмотря на общую высокую пористость, ксерогели обладают объемной однородностью, что свидетельствует о кооперативности процесса фазового разделения системы по всему объему при переохлажлении. Во-вторых, структура ксерогеля сформирована подобно сотовой конструкции с размером ячейки 3-5 мкм [37]. Ячейку составляют тонкие пластинки или лепестки толщиной 0,1-0,2 мкм, причем эти толщины характерны для образований любой геометрической формы. При больших кратностях увеличения в структуре ксерогеля просматриваются тонкие нитевидные образования диаметром меньше 0,1 мкм, связывающие между собой пластинчатые или лепестковые образования. Установлено, что пористость ксерогелей, полученных из растворов СВМПЭ в декалине, выше, чем полученных из рас-