Исследование процессов получения и термохимических превращений полиакрилонитрильных нановолокон

• Автор: Сидорина, Александра Игоревна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Получение и свойства наноструктурированных волокнистых ^

систем

1.1.1 Особенности процесса электроформования нановолокон

1.1.2 Свойства и применение нановолокнистых материалов

1.2 Термохимические превращения полиакрилонитрильных воло

2 Методическая часть

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы проведения эксперимента
2.3 Методы исследования
3 Экспериментальная часть
3.1 Состав и свойства формовочных растворов полиакрилонитрила для процесса бескапиллярного электроформования нановолокон
3.2 Особенности получения нановолокнистого материала из полиакрилонитрила методом бескапиллярного электроформования
3.3 Закономерности термохимических превращений нановолокнистого полиакрилонитрильного материала, полученного методом электроформования
3.4 Исследование процесса получения углеродных волокон на основе нановолокнистого полиакрилонитрильного материала
3.5 Свойства нановолокнистых материалов из полиакрилонитри-

Выводы
Литература
Приложение

Список сокращений
АБС - акрилонитрилбутадиенстирол
АСМ — атомно-силовая микроскопия
БДХ - метод Баррета-Джойнера-Халенды
БЭТ — модель Брунауэра-Эммета-Теллера
ДМАА - диметилацетамид
ДМСО - диметилсульфоксид
ДМФА - диметилформамид
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота
ДСК - дифференциальная сканирующая калориметрия
КИ - кислородный индекс
КО - коксовый остаток
КПД - коэффициент полезного действия
ММ - молекулярная масса
ПАН - полиакрилонитрил
ПВДФ - поливинилиденфторид
ПВС - поливиниловый спирт
ПВХ — поливинилхлорид
ПЭО - полиэтиленоксид
ТТА — термогравиметрический анализ
УВ - углеродное волокно
УВМ - углеродный волокнистый материал
УВС — углеволокнистый сорбент
УНТ — углеродные нанотрубки
УУВК - углерод-углеродный волокнистый композит
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс
ЭФ - электроформование

Введение
В настоящее время среди прекурсоров углеродных волокон доминирующее положение занимают полиакрилонитрильные (ПАН) волокна благодаря высокой способности к карбонизации, малодефектной структуре и уровню упруго-прочностных свойств, в комплексе облегчающих их переработку в углеродное волокно (УВ). Одним из перспективных направлений дальнейшего улучшения свойств и расширения ассортимента углеродных волокон является совершенствование структуры ПАН волокон и снижение их тонины, что стимулировало развитие исследований в области технологии получения ПАН прекурсоров УВ, среди которых особое место занимают полиакрилонитрильные нановолокнистые материалы.
В связи с этим весьма актуальна разработка технологии электроформования нановолокнистых полиакрилонитрильных материалов, условия которого обеспечивают существенное изменение процесса структурообразования полимера, благодаря высокой степени растяжения формуемой струи полимера в электрическом поле. Использование нового аппаратурного оснащения процесса, основанного на бескапиллярном способе формирования первичных струй раствора, позволяет расширить спектр полиакрилонитрильных волокнистых прекурсоров углеродных волокон для получения высокоэффективных фильтрующих материалов для жидких сред и газов, носителей катализаторов, наполнителей для электропроводящих композиционных материалов и Др.
Данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с Государственным заданием Минобрнауки России (шифр проекта 3.1305.2011) по теме «Разработка принципов получения наноструктурированных функционально-активных полимерных материалов».
Целью работы являлась разработка технологических основ бескапил-лярного электроформования полиакрилонитрильного нановолокнистого материала и установление закономерностей его структурных и химических
превращений в условиях высокотемпературной обработки.

сосудистых тканей. В [70] исследовано влияние диаметра волокна, ориентации и других параметров на пролиферацию клеток. Из полилактида с эластином были получены материалы, подобные тканям человеческой фиброб-ластовой связки, и подходящие для изготовления кровеносных сосудов и нервов в виду их высоких механических свойств [71].
Рисунок 10 - Микроскопическое изображение человеческого фибробласта, расположенного вокруг электросформованного нановолокна
Нановолокнистые материалы могут использоваться в производстве раневых повязок, так как обладают высокой площадью удельной поверхности, что в сочетании с антибактериальными свойствами и способностью доставлять лекарственные вещества (в т. ч. антибиотики) даёт хорошие результаты в лечении ран. Нановолокнистые повязки (в частности из фибриногена) останавливают кровотечение (активизируют гомеостаз), имеют хорошую поглотительную способность, проницаемость для кислорода и паров воды, прилегаемость, а также позволяют проводить лечение без травмирования тканей [72]. Нановолокнистое раневое покрытие также способно ингибировать проникновение микроорганизмов извне. Опубликованные гистологические исследования показали, что при использовании нановолокни-стого покрытия, полученного электроформованием, уровень эпителизации (развития эпителия на повреждённой поверхности) увеличивается, а образование рубцов на коже сокращается.