Разработка арамидных волокнистых материалов с регулируемыми показателями физических и механических свойств

• Автор: Ибатуллина, Алина Рафисовна
• Шифр специальности: 05.19.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 183 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ АР АМИДНЫХ

ВОЛОКОНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Современное состояние производства сверхпрочных

высокомодульных волокон

1.2 Особенности состава, строения и свойств арамидных волокон и материалов на их основе

1.2.1 Структура и свойства арамидных волокон

1.2.2 Строение и свойства материалов на основе арамидных волокон

1.3 Методы модификации арамидных волокнистых материалов

1.4 Полимерные композиционные материалы на основе арамидных волокон

1.5 Задачи диссертации
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ИХ МОДИФИКАЦИИ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ
2.1 Выбор объектов исследования
2.2 Описание экспериментальной высокочастотной емкостной плазменной установки
2.3 Методики исследования физических и механических характеристик арамидных волокнистых материалов
2.4 Оборудование и методики исследования химического состава, структурных характеристик и термических свойств арамидных волокнистых материалов
2.5 Статистические методы обработки экспериментальных исследований 79 ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОТОКА ПЛАЗМЫ ВЧЕ РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА СВОЙСТВА АРАМИДНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ
3.1 Исследование влияния обработки плазмой ВЧЕ разряда пониженного

давления на свойства арамидных волокнистых материалов
3.1.1 Изменение физических свойств арамидных волокон, модифицированных потоком плазмы ВЧЕ разряда пониженного
давления
3.1.2 Изменение механических свойств арамидных волокон, модифицированных потоком плазмы ВЧЕ разряда пониженного
давления
3.2 Влияние плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на адгезионную способность арамидных волокнистых материалов и свойств композитов
на их основе
3.3 Исследование изменений химического состава и структуры арамидных волокон под действием плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления
3.4 Физико-химическая модель взаимодействия арамидных волокон с плазмой ВЧЕ разряда пониженного давления
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АРАМИДНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАЗМЫ ВЧЕ РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ
4.1 Разработка технологических процессов получения арамидных волокон с регулируемыми плазмой ВЧЕ разряда пониженного давления показателями физических и механических свойств
4.2 Рекомендации по получению КМ на основе активированных арамидных волокнистых материалов
4.3 Обоснование экономической эффективности внедрения плазменной модификации в процессы получения арамидных волокнистых материалов с регулируемыми поверхностными и физико-механическими свойствами и изделий на их основе
Выводы
Список литературы
Приложения

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВЧ- высокочастотный;
ВЧЕ- высокочастотный емкостной;
ПВС- поливинилспиртовый;
СВМГТЭ- сверхвысокомолекулярный полиэтилен;
ПАН- полиакрилнитрильный;
ПП- полипропилен;
ПАБИ- полиамидобензоимидазол;
ПФТА- полипарафенилентерефталамид;
ДСК- дифференциально-сканирующая калориметрия;
ТГА- термогравиметрический анализ;
КМ - композиционный материал ПКМ - полимерный композиционный материал ВПКМ - Волокнистый полимерный композиционный материал ОП - органопластик АП - арамидопластик Н - капиллярность ИК- инфракрасный;
УФ- ультрафиолет;
т ~ время обработки, с;
УУр - мощность разряда, кВт;
Рк~ давление в разрядной камере, Па;
Є ~ расход плазмообразующего газа, г/с

оксида алюминия, 3-4% уксусной кислоты, 68-76% воды, для улучшения его окрашиваемости кислотным красителем [35].
У химических методов модификации есть существенные технологические, экономические и экологические недостатки. Химическая модификация волокон может ухудшить некоторые свойства полимерных волокон. Например, обработка полиамидных волокон формальдегидом и его производными увеличивает их термостойкость, но одновременно снижает разрывную нагрузку и удлинение. Кроме того химическая модификация полимерных волокнистых материалов требует приобретения, транспортировки и монтажа дополнительного оборудования и химических реагентов, что существенно усложняет технологию, увеличивает трудоемкость производственного процесса и вызывает необходимость утилизации либо рециклинга возникающих стоков, что может неблагоприятно сказаться на экологической ситуации и привести к удорожанию конечного продукта [9, 30].
Физическая модификация происходит с изменением надмолекулярной структуры, формы или поверхности волокна без изменения химического состава. К физической модификации волокон относится текстурирование (профилирование) - изменение поперечного сечения волокна, ориентационное вытягивание. К физически модифицированным волокнам относятся так же бикомпонентные волокна [9, 30].
Операции ориентационного вытягивания проводятся, как правило, на стадии формования и отделки волокон и нитей для увеличения прочности, устойчивости к многократным деформациям. При вытягивании волокон происходит ослабление межмолекулярных связей, макромолекулы и их агрегаты подвергаются распрямлению и переориентации в осевом направлении волокна и происходит дополнительное упорядочивание структуры [32]. При производстве полипропиленовых (ПП) и ПЭ волокон ориентационное вытягивание проводят на обогреваемой металлической поверхности или в воздушной среде при температуре на 20-30 °С ниже температуры плавления полимера, что вызывает
упорядочивание молекул вдоль направления нити [23, 32].