Влияние многостенных углеродных нанотруб на особенности физико-химических процессов термической деструкции и горения нанокомпозитов полипропилена

• Автор: Рахимкулов, Азат Дамирович
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Термическая и термоокислительная деструкция ГТП.

1.2. Способы повышения огнестойкости и термической стабильности.

1.2.1. Использование классических антипиренов.

1.2.2. Нанокомпознты полиолефинов и слоистых силикатов

1.2.3. Нанокомпозиты полиолефинов и углеродных нанотруб.

1.3. Углеродные нанотрубы

1.3.1. Основные свойства УНТ

1.3.2. Способы очистки УНТ от инородных примесей и дефектных форм углерода .

1.3.3. Модификация нанотруб.
1.3.4. ИКспектроскопия в анализе УНТ и УНТсодержащих композитов .
1.3.5. Анализ озонированных УНТ методом ИКспектроскопии .
1.4. Нанокомпозиты полиолефинов с УНТ в качестве
наполнителя
1.4.1. Термические свойства нанокомпозитов с УНТ
1.4.2. Горючесть полимерных нанокомпозитов с УНТ.
1.4.3. Физикомеханические свойства нанокомпозитов с УНТ.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Объекты исследования и материалы
2.2. Приготовление нанокомпозитов
2.3. Методы исследования структуры нанокомпозитов
2.4. Методы исследования термических и горючих свойств.
2.5. Кинетический анализ процесса термодеструкции МУНТ по данным ТГА.
2.5.1. Анализ Фридмана
2.5.2. Анализ
2.5.3. Анализ по методу АБТМ Е8 метод Киссинжера
2.5.4. Многовариантная нелинейная регрессия.
2.6. Методы исследования физикомеханических свойств.
2.7. Методы исследования термомеханических свойств
2.8. Спектральные методы исследования УНТ и УНТсодержащих композитов.
2.9. Методы измерения электрических свойств композиций.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Органическая модификация многостенных углеродных нанотруб
3.2. Исследование структуры нанокомпозитов ПНМУНТ.
3.3. Физикохимические характеристики высокотемпературных процессов деструкции и горения нанокомпозитов 1ТПМУНТ.
3.3.1. Изучение термоокислительной стабильности нанокомпозитов ППМУНТ на воздухе.
3.3.2. Изучение термической стабильности нанокомпозитов ППМУНТ в инертной среде аргона
3.4. Кинетический анализ термоокислительной деструкции нанокомпозита ППМУНТ.
3.5. Горючесть нанокомпозитов ППМУНТ
3.6. Анализ теплопроводности и температуропроводности ПП и нанокомпозитов ППМУНТ
3.7. Физикомеханические свойства нанокомпозитов ППМУНТ
3.8. Температурные зависимости динамических механических свойств нанокомпозитов ППМУНТ.
3.9. Электрические свойства нанокомпозитов ППМУНТ.
Список литературы


Наноструктуры в полимерах и полимерные нанокомпозиты, Нальчик Iая Всероссийская научнотехническая конференция, 39 июня года, г. Нальчик Ii V i i . Ii, От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии, Ижевск Вторая Всероссийская конференция с международным интернетучастием, Ижевск, 8 апреля г. I , 13, i i i i i ii i i i. Ii i ii , , , 3 Новые Полимерные Композиционные Материалы. V Международная научнопрактическая конференция, Нальчик . Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 3 статьи, из которых 2 входят в список журналов, рекомендованных ВАК, а также тезисов докладов. ГЛАВА 1. Анализ литературных данных показал, что систематические исследования в области термической деструкции ПП стали проводить практически с момента начала его промышленного производства 14. Процессы, происходящие при термической и термоокислительной деструкции полипропилена, определяют механизм поведения ПП в экстремальных условиях нагрева при горении. Хорошо известно, что при высокотемпературном воздействии ПП разлагается полностью без образования коксового остатка, образуя большое количество газообразных углеводородных продуктов деструкции, близких к природной нефти по своим горючим характеристикам. В присутствии кислорода процесс деструкции ПП инициируется за счет распада образующихся на ранних стадиях гидропероксидов, которые не только инициируют разрыв основной цепи полимера, но и участвуют в дальнейшем вырожденном разветвлении радикальноцепного процесса. Однако, при температурах пиролиза, превышающих 0С в инертной атмосфере и на воздухе, деструкция ПП, в основном, описывается распадом по закону случая. Следует отмстить, что хотя общее представление о механизме процесса деструкции не претерпело существенных изменений, методы исследования постоянно совершенствуются 59. Известно, что ПП в инертной среде и на воздухе разлагается полностью, без коксового остатка, согласно механизму, который представляет собой радикальноценной процесс, в основном происходящий по закону случая. В обзоре ВоскЬот был рассмотрен процесс термической деструкции ПП, включающий стадии инициирования, развития, передачи и обрыва цепи, а также рассчитаны эффективные параметры суммарного процесса термической деструкции ПП в изотермических условиях с использованием массспектрометрического анализа 5. На основании полученных данных была предложена схема механизма термической деструкции ПП, из которой следует, что после разрыва цепи, приводящего к образованию первичных и вторичных радикалов, третичные радикалы формируются посредством реакций перегруппировки последующий рраспад приводит к генерации низко. ПП 5. Основными продуктами пиролиза ПП в инертной среде являются алканы, алкены и диены С3С 5 рис 1. Остпс Рс. С Г . I I . СЗО . Рис. Хроматограммы продуктов пиролиза ПП при 0С в потоке азота 5. Ранее сообщали о значениях величин эффективных энергий активации термодеструкции ПП в интервале 00 кДжмоль 57. Так, и применили ТГА для описания кинетической модели термодеструкции ПП 8. При этом они существенно упростили кинетическую модель процесса термодеструкции, приняв значение эффективного порядка реакции равным единице 8. Полученные данные позволили представить процесс термодеструкции ПП при Т 4 1С в зависимости от скорости нагревания как одностадийную реакцию первого порядка с энергией активации . Джмоль 8. При Т 0С кинетическая модель термодеструкции ПП также была отнесена авторами к одностадийной реакции первого порядка с энергией активации 7. Джмоль, которая близка к значению энергии связи С С 8. По мнению авторов, эти две области разделены относительно узкой переходной зоной. Полученные в работе результаты еще раз подтвердили основное фундаментальное предположение о том, что термическая деструкция полиолефинов и, в частности, ПП имеет ярко выраженный двустадийный характер. Процесс в низкотемпературной области с невысоким значением энергии активации в основном инициируется распадом слабых связей, в то время как в высокотемпературной области он определяется разрывом связей СС макромолекул ПП по закону случая 8.