Пиролиз ориентированных полимеров. Структура и свойства углеродных волокон

• Автор: Добровольская, Ирина Петровна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 306 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Общие свойства углеродных волокон, их

применение в композиционных материалах.

1.1. Получение углеродных волокон

1.2. Структура углерода и углеродных волокон

1.3. Физикомеханические свойства углеродных волокон

1.4. Электрические свойства углеродных волокон

1.5. Пористая структура и сорбционные свойства углеродных волокон.

Глава 2. Методы исследования надмолекулярной

структуры волокон и композиционных материалов

2.1. Малоугловое рентгеновское рассеяние его использование для изучения структуры ориентированных полимеров и пленочных композиционных материалов
2.2. Полидисперсные объекты. Расчет функции распределения по размерам
2.3. Модель линейного паракристалла
2.4. Методы большеугловых рентгеновских исследований.
2.5. Метод определения интегральной интенсивности экваториальных рефлексов
2.6. Расчет плотности межкристаллитных аморфных участков пиролизованных ГЦ волокон.
2.7. Методы измерения электрического сопротивления пленочных композиционых материалов
2.8. Получение пленочных композиционных материалов
Глава 3. Пиролиз целлюлозных волокон.
3.1. Структура и свойства целлюлозы и целлюлозных волокон.
3.2.Изменение надмолекулярной структуры ГЦ
волокон в процессе пиролиза.
3.3. Кинетика пиролиза межкристаллитных аморфных участков ГЦ волокон
3.4. Кинетика пиролиза кристаллических участков ГЦ волокон
Глава 4. Термическое окисление и карбонизация
полиакрилонитрильных волокон.
4.1. Структура полиакрилонитрила и его сополимеров.
4.2. Влияние условий формования ПАН волокон на особенности их надмолекулярной структуры.
4.3. Влияние сополимерного состава на надмолекулярную структуру ПАН волокон
4.4. Влияние молекулярной массы на структуру ПАН волокон
4.5. Изменение надмолекулярной структуры ПАН
волокон в процессе термического окисления.
Глава 5. Изменение надмолекулярной структуры термостойких ориентированных полимеров в процессе пиролиза и карбонизации
5.1. Пиролиз и карбонизация ориентированного
5.2. Изменения структуры волокон и пленок ПИ ПМ
при пиролизе в изотермическом режиме.
5.3. Влияние химического строения иолиимидов на структурные характеристики карбонизованных образцов
5.4. Структурные особенности волокон на основе 5 полиамидобензимидазола.
5.5. Конформационный полиморфизм поли и амидомензимидазола
5.6. Пиролиз и карбонизация арамидных волокон
Глава 6. Изменение надмолекулярной структуры волокон
на основе полипфенилен1,3,4оксадиазола в
процессе пиролиза.
6.1. Структура ПОД волокон
6.2. Изменение надмолекулярной структуры в
процессе пиролиза и карбонизации ПОД волокон
Глава 7. Морфология и свойства пленочных
композиционных материалов на основе полимерной матрицы и углеволокнистых наполнителей
7.1. Расчет параметров электропроводящей сетки дисперсного анизодиаметричного наполнителя
7.2. Углеродные волокна, как наполнители композиционных материалов.
7.3. Электрофизические свойства пленочных композиционных материалов на основе полимерной матрицы и углеволокнистого наполнителя
7.4. Свойства электропроводящей сетки углеволокнистого наполнителя
7.5. Поглощение и рассеяние электромагнитного излучени ИК и радио диапазонов пленочными композиционными материалами.
7.6. Физикомеханические свойства низконаполненных углеродсодержащих пленочных композиционных материалов
7.7. Структура электропроводящего пористого
пленочного композиционного материала
Выводы
Литература


Концентрация носителей в зоне проводимости зависит от энергии вырывания электронов из лсопряженной системы с переходом их в квазисвободное проводящее состояние. Однако вряд ли зонный механизм может быть применим к угольным волокнам, т. В этом случае делокализация лэлектронов скорее всего ограничивается островками кристаллитов, разделенных изолирующими цепочками аморфного углерода с включениями гетероатомов. Поэтому для угольных волокон, повидимому, наиболее вероятен перескоковый механизм проводимости ,, когда носители тока из одной области хорошей проводимости перескакивают в другую с активационным преодолением энергетических барьеров, создаваемых плохо проводящими областями. В роли носителей тока могут выступать как электроны, так и дырки, обладающие разной величиной подвижности . О характере носителя тока и о его концентрации можно судить по данным изменения термоЭДС и коэффициента Холла углеграфитовых материалов ,. В литературе имеется большое число данных по величинам удельного электрического сопротивления р. Следует отметить, что экспериментальные данные по величинам р для одних и тех же материалов зачастую значительно отличаются, что связано с различием методик измерения сопротивления. Измерение удельного сопротивления проводящих и полупроводящих волокон в большинстве случаев требует учета величины контактного сопротивления, расположения волокон в измерительной ячейке относительно электродов и др. Без их учета величина удельного сопротивления может отличаться от истинного значения на порядка ,. Основное влияние на величину электрического сопротивления углеродных волокон оказывает температура термообработки в процессе получения рис. Характерным является резкое на 7 и более порядков падение величины электрического сопротивления в интервале температур обработки 0 0С, заметное падение при 0 0 С и плавный, почти горизонтальный ход кривой при температурах выше С. При сравнительно низких температурах, когда химическое строение углеродного волокна еще промежуточное между строением исходного полимерного волокна и угольного, можно получать углеродные волокна с повышенной проводимостью за счет направленной модификации химической структуры исходного волокна. Известно, что углеродные волокна на основе ПАН, полученные в интервале температур 0 С имеют меньшее электросопротивление, чем аналогичные волокна, полученные из ГЦ. В работах , установлено, что введение гетероатомов в цепь сопряжения существенно повышает проводимость системы за счет дополнительных неподеленных пар электронов. Рис. Зависимость удельного электрического сопротивления углеродных волокон на основе ГЦ и ПАН от температуры термообработки. Зависимость удельного электрического сопротивления углеродных волокон с различной температурой термообработки от температуры испытания. Для практического применения углеродных волокон в электротехнике существенное значение имеет характер изменения величины сопротивления от температуры испытания. Из рис. Т С характерна инверсия знака температурного коэффициента сопротивления ТКС. Такое поведение ТКС для различных углеродных волокон Фиалков связывает с различием в ширине запрещенной зоны, в частности, ее уменьшением с ростом температуры обработки угольных материалов. В настоящее время разработаны и широко применяются для очистки жидких и газообразных сред углеродный волокнистый адсорбент в виде жгута, ткани, нетканых материалов, диспергированных углеродных волокон. Большой интерес представляют элементсодержащие углеродные волокнистые адсорбенты с высокоселективными свойствами, высокими кинетическими параметрами. Как указывалось выше, углеродные волокна характеризуются наличием в их структуре игловидных, ориентированных вдоль оси волокна пор. Диаметр пор зависит от температуры термообработки, а по характеру пористости являются бидисперсными до объема пор приходится на макропоры и до на ультрамикропоры с радиусом 0, 0, нм . В углеродных волокна могут быть открытые поры, определяющие удельную поверхность, участвующую в сорбционных взаимодействиях, и закрытые поры, недоступные сорбату.