Разработка технологии электроформования волокнистых материалов с пониженной температурой деструкции для анализа атмосферы

• Автор: Капустин, Иван Александрович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 207 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Литературный обзор
1Л Основные принципы мониторинга радиоактивных аэрозолей в атмосфере
1.2 Недостатки штатных полимерных волокнистых материалов, применяемых в настоящее время для радионуклидного мониторинга атмосферы
1.3 Выбор полимеров с пониженной температурой деструкции, пригодных для их переработки в полимерные волокнистые материалы для радионуклидного мониторинга атмосферы методом электроформования
1.4 Переработка полимеров в волокнистые материалы методом электроформования
1.4.1 Краткий анализ развития технологии получения полимерных волокнистых материалов методом электроформования в нашей стране и за рубежом
1.4.1.1 Виды промышленных технологий процесса электроформования в СССР и РФ
1.4.1.2. Промышленные технологии процесса электроформования за рубежом
1.4.2 Анализ зарубежных работ по переработке полистирола и полиметилметакрилата в волокнистые материалы методом электроформования
1.4.3 Анализ отечественных работ по переработке полистирола и полиметилметакрилата в волокнистые материалы методом электроформования
1.5 Особенности разработки структуры полимерных волокнистых .материалов для низкоуровневого радиоактивного мониторинга атмосферы
2 Объекты и методы исследования
2.1 Компоненты формовочного раствора
2.1.1 Полимеры
2.1.2 Растворители
2.1.3 Прочие компоненты формовочных растворов
2.2 Методы исследования
2.2.1 Измерение молекулярной массы и ММР полимеров на ГПХ
2.2.2 Измерение характеристической вязкости полимерных растворов

2.2.3 Измерение динамической вязкости полимерных растворов
2.2.4 Измерение электропроводности полимерных растворов
2.2.5 Электростатическое формование полимерного волокнистого материала капиллярным методом
2.2.6 Измерение аэродинамического сопротивления полимерных волокнистых материалов
2.2.7 Измерение оптического диаметра волокон и их распределения по размерам
2.2.8 Измерение физико-механических свойств полимерных волокнистых материалов
2.2.9 Измерение поверхностной плотности полимерного волокнистого материала
2.2.10 Исследование эффективности фильтрации волокнистых материалов
2.2.11 Исследование полимерных волокнистых материалов с помощью термогравиметрии
2.2.12 Исследование термодеструкции полимерных фильтрующих материалов с помощью термодесорбционной масс-спектрометрии (ТДМС)
2.2.13 Исследование потерь целевых радионуклидов при озолении полимерных волокнистых материалов с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой
2.2.14 Исследования полимерного волокнистого материала в условиях реальной эксплуатации
3 Исследование влияния основных параметров процесса электроформования на диаметр волокон
3.1 Исследования вязкостных характеристик формовочных растворов
3.2 Исследование зависимости диаметра волокна от вязкости полимерного раствора
3.3 Оптимизация вязкости и объємного расхода раствора для получения волокон требуемого диаметра
3.4 Исследование влияния электропроводности полимерных формовочных растворов на диаметр получаемых волокон
Заключение по 3 главе
4 Исследование процесса термодеструкции фильтрующих волокнистых материалов
4.1 Исследование полимерных волокнистых материалов методом термогравиметрии на воздухе
4.2 Исследование термической деструкции полимерных фильтрующих материалов методом
термодесорбционной масс-спектрометрии (ТДМС) в вакууме Заключение по 4 главе

5 Исследования потерь целевых радионуклидов при озолении полимерных волокнистых материалов
Заключение по 5 главе
6 Разработка оптимальной полимерной волокнистой структуры аналитического материала. Исследование фильтрующих и физико-механических свойств
6.1 Исследования нылеемкости полимерных волокнистых материалов
6.2 Исследование фильтрующих свойств полимерных волокнистых материалов
6.3 Исследования физико-механических характеристик полимерных волокнистых фшльтрующих материалов
Заключение по 6 главе
7 Разработка технологии получения полимерного волокнистого материала на основе полистирола
7.1 Разработка технологии получения слоя высокоэффективной фильтрации
7.2 Разработка технологии получения слоя предварительной фильтрации
Заключение по 7 главе
8 Испытания разработанного композиционного материала в условиях реальной эксплуатации
8.1 Испытания аналитических фильтрующих материалов для мониторинга радиоактивных аэрозолей на базе ФГБУ «НПО «Тайфун»
8.2 Испытания аналитических фильтрующих материалов для мониторинга радиоактивных аэрозолей на базе ФГБУ «Челябинский ЦГМС»
8.3 Испытания аналитических фильтрующих материалов для мониторинга радиоактивных аэрозолей в атмосфере на базе ФГБУ «Центрально-Черноземное УГМС»
8.4 Испытания аналитических фильтрующих материалов для мониторинга радиоактивных аэрозолей в атмосфере на базе лаборатории внешнего радиационного контроля (ЛВРК) отдела радиационной безопасности (ОРБ) филиала ОАО «Концерн «Росэнергоатом» «Нововоронежская атомная электростанция»
8.5 Испытания аналитических фильтрующих материалов для мониторинга радиоактивных

Видно, что наиболее стойким зарядом обладает волокнистый материал из полистирола. Также, можно отметить, что положительный заряд лучше сохраняется, чем отрицательный. Изначально самый высокий положительный потенциал накапливается на волокнах из полиакрилонитрила. Заряд на полярных полимерах (полиамид-66, ПЭО, ПУ) не превышал 10 В. Это означает, что полярные материалы имеют высокую степень содержания влаги и становятся более проводящими, что приводит к снижению остаточного электростатического заряда. При электроформовании из трех капилляров на приемном электроде-барабане формируются три отдельные полосы, связанные с отталкиванием одноименно заряженных волокон, получающихся из соседних капилляров. При использовании ионизирующего вентилятора произошло значительное выравнивание волокнистого слоя, однако, предполагается, что более мощный ионизатор способен усилить эффект. Влияние ионизатора на заряд и характер его стекания с волокон из полистирола экспериментально не выявлено. Ионизированные волокна укладываются на коллектор более концентрировано. Это показано на рисунке 15.
Рисунок 15 — Влияние ионизатора (внизу с ионизатором, вверху - без ионизатора) на концентрированность волокон из полистирола на осадительном электроде
Также было установлено, что наложение биполярно заряженных слоев полистирольных волокон не приводит к снижению стекания заряда с материала. Предполагалось, что из-за взаимного притяжения зарядов в биполярном материале время стекания заряда увеличится.
При формовании из двух дозирующих капилляров с различным потенциалом волокна из ПС притягивались к волокнам из ПК, что приводило к образованию структур подобных жгутам. При формовании этих же полимерных растворов с одинаковым знаком потенциала волокна из ПК концентрировались на значительно меньшей области, чем волокна из ПАН, при этом