Физико-химические аспекты получения высокопрочных волокон на основе гелей сверхвысокомолекулярного полиэтилена

• Автор: Вольф, Анна Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) - исходный полимер для получения высокопрочных ориентированных волокон

1.1.1 Молекулярная структура СВМПЭ

1.1.2 Физико-механические свойства СВМПЭ

1.1.3 Получение СВМПЭ

1.1.4 Применение СВМПЭ

1.2 Гель-состояние полимера как основа получения высокопрочных волокон из гибкоцепных полимеров

1.2.1 Понятие геля и общие представления о структуре полимерных гелей

1.2.2 Классификация полимерных гелей
1.2.3 Строение и свойства гелей из СВМПЭ
і 1.3 Высокопрочные ориентированные волокна ПЭ
1.3.1 Конформационные переходы при ориентационном вытягивании волоконПЭ
1.3.2 Структурная обусловленность механических свойств ориентированных волокон ПЭ
1.4 Создание высокопрочных волокон с помощью метода гельформования
1.4.1 Растворение полимера - начальная стадия метода гель-формования
1.4.2 Стадия гелеобразования
_ 1.4.3 Формование и вытягивание гель-волокон
1.4.3.1 Факторы, влияющие на физико-механические свойства волокон
1.4.3.2 Ориентационное вытягивание - важнейшая стадия при получении высокопрочных гель-волокон
1.4.4 Варианты технологических схем в методе гель-формования
1.4.5 Применение высокопрочных волокон из СВМПЭ
1.5 Основные физико-химические методы, применяемые для изучения молекулярной структуры ПЭ волокон
1.5.1 Спектральные методы исследования
1.5.1.1 Инфракрасная спектроскопия
1.5.1.2 Спектроскопия комбинационного рассеяния (КР)
1.5.2 Рентгеноструктурный анализ
1.5.2.1 Метод большеугловой рентгеновской дифракции (БУРД)
1.5.2.2 Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей
1.5.3 Сканирующая электронная микроскопия
1.5.4 Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)
1.6 Механические методы исследования полимерных волокон
ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ
2.1 Объекты исследования и методика приготовления образцов
2.1.1 Приготовление гелей из СВМПЭ
2.1.1.1 Приготовление гелей СВМПЭ на основе вазелинового (парафинового) масла
2.1.1.2 Приготовление гелей СВМПЭ на основе декалина
2.1.1.3 Приготовление гелей СВМПЭ в п-ксилоле
2.1.2 Получение ксерогелей СВМПЭ
2.1.3 Получение высокопрочных нитей из СВМПЭ методом гель-формования
2.2 Методы исследования строения гелей и волокон СВМПЭ
2.2.1 Низкочастотная спектроскопия КР
2.2.2 Фурье Ж спектроскопия
2.2.3 Термический анализ
2.2.4 Рентгеновская дифракция
2.2.5 Ротационная вискозиметрия
2.2.6 Сканирующая электронная микроскопия
2.2.7 Механические испытания волокон СВМПЭ
2.2.8 Расчет условного диаметра филамента нити СВМПЭ
ГЛАВА III. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ГЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ВОЛОКОН ИЗ СВМПЭ
3.1 Изучение структуры пространственной сетки гелей из СВМПЭ методами Ж и КР спектроскопии
3.2 Термический анализ гелей и ксерогелей СВМПЭ
3.2.1 Термогравиметрический анализ
3.2.2 Дифференциальная сканирующая калориметрия
3.3 Реологические характеристики гелей СВМПЭ
3.4 Изучение изменения продольных размеров кристаллитов при переходе геля СВМПЭ в состояние ксерогеля методом низкочастотной спектроскопии КР
3.5 Определение поперечных размеров кристаллитов в геле и ксерогеле СВМПЭ методом БУРД
3.6 Исследование поверхности пленки ксерогеля СВМПЭ методом сканирующей электронной микроскопии
получать ИК спектры образцов полимеров в виде волокон, пленок, растворов, порошков [99;100].
ИК спектры поглощения вещества являются результатом энергетических переходов внутри вращательных и колебательных уровней основного электронного состояния молекулы. Сложная полимерная молекула представляет собой набор взаимодействующих осцилляторов. Чем больше атомов в молекуле, тем сложнее перераспределение энергии по связям, вовлеченным в колебания. Тем не менее, можно выделить такие колебания, в которых участвуют главным образом определенные атомы или группы атомов. Роль остальных атомов молекулы оказывается незначительной. Частоты этих колебаний сохраняются в спектрах различных соединений и называются характеристическими. Характеристические колебания мало взаимодействуют с другими колебаниями молекулы, и в этом смысле их можно рассматривать как независимые [99-101].
Колебания атомов в молекулах могут быть разделены на два основных типа - валентные и деформационные. Валентные колебания связаны с изменением длины химической связи при постоянстве валентного угла. Они требуют для своего возбуждения больших энергий и проявляются в области сравнительно больших частот. Деформационные колебания, приводящие к изменению валентного угла (длины химических связей не изменяются), обнаруживаются в области меньших частот. Валентные колебания подразделяются на симметричные и асимметричные, а деформационные - на крутильные, маятниковые, веерные, ножничные и т.д. [100; 102].
В 1965 г. был открыт алгоритм быстрого Фурье-преобразования, который оказал значительное влияние на развитие ИК спектроскопии. Открытие этого алгоритма привело к созданию новых ИК приборов, базирующихся на интерферометре Майкельсона. Область их применения охватывает весь диапазон ИК излучения [101].
Преимуществами интерферометрических методов являются присущая им мультиплексность и большая оптическая светосила. В ИК спектрометре с