Структурообразование в термообратимых гелях полиакрилонитрила и при их переходе в ксерогели и высокоориентированные волокна

• Автор: Гопоненко, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Структура полиакрилонитрила

1.1.1. Структура макромолекул полиакрилонитрила.

1.1.2. Кристаллическая структура полиакрилонитрила.

1.2. Фазовые переходы в системе полимер

растворитель.

1.2.1. Типы диаграмм фазового состояния

полимерных систем

а. Кристаллическое разделение

б. Аморфное разделение.
в. Сочетание отдельных типов фазовых равновесий
1.2.2. Теоретическое описание фазовых равновесий.
1.3.3. Кинетика фазового разделения
а. Образование зародышей и рост частиц.
б. Теория спинодального распада
1.3.4. Фазовые переходы в системе
полиакрилонитрил растворитель
1.3. Полимерные гели.
1.3.1. Способы образования и типы гелей
1.3.2. Термообратимыс гели.
1.3.3. Г ели полиакрилонитрила.
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3. ФОРМИРОВАНИЕ ГЕЛЕЙ
3.1. Диаграмма фазового состояния системы
полиакрилонитрил нроииленкарбонат
3.2. Кинетические особенности фазовых
превращений в системе
полиакрилонитрил пропилеикарбонат
3.3. Зависимость морфологии гелей от условий
гелеобразован ия.
4. ПОЛУЧЕНИЕ КСЕРОГЕЛЕЙ И ИХ
МОРФОЛОГИЯ.
5. ОРИЕНТАЦИОННАЯ ВЫТЯЖКА
КСЕРОГЕЛЕЙ.
5.1. Влияние морфологии гелей на свойства
волокон
5.2. Влияние остаточной концентрации
пропиленкарбоната в ксерогелях на
свойства получающихся волокон
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Высоких механических свойств следует ожидать у высокомолекулярных полимеров, в которых достигнута ориентация целиком распрямленных макромолекул. В работах Пеннингса, Лемстры и Смита с сотр. ПЭ. Суть данного подхода заключалась в формировании из разбавленных растворов гелей с контролируемым числом зацеплений и физических узлов. К сожалению, до настоящего времени не удалось получить волокон, обладающих такими же механическими свойствами, на основе других гибкоцепных полимеров, привлекательных с практической точки зрения. В то же время, эта проблема весьма актуальна, поскольку ПЭ обладает рядом существенных недостатков. В частности, температура плавления ПЭ не высока. Более термостойким полимером является полиакрилоннтрил ПАН. Кроме того, и это очень важно, ПАН один из немногих полимеров, которые при повышенных температурах удается перевести в углеродные волокна, механические свойства которых напрямую зависят от свойств полимерных прекурсоров. Данная работа направлена на исследование возможностей получения высокоориентированных волокон на основе высокомолекулярного ПАН с использованием подходов, разработанных для ПЭ. В работах, посвященных ПЭ, указывается, что одним из основных условий получения высокоориентированных волокон является формирование геля по кристаллизационному механизму. Для реализации такого механизма фазового разделения в качестве растворителя ПАН был выбран пропиленкарбонат ПК. Известно, что при уменьшении температуры раствора малых концентраций ПАН в ПК образуются монокристаллы 3, а при охлаждении растворов больших концентраций термообратимые гели
Цель работы. Изучить механизмы структурообразования, происходящие на основных этапах получения волокон ПАН с использованием подходов гельпроцессов, для оптимизации условий проведения этих этапов. Установить корреляцию между структурой, формируемой на различных этапах получения волокон, и свойствами волокон. Научная новизна работы. Все исследования были проведены с ПАН сверхвысокой молекулярной массы, специально синтезированным для данной работы в Обнинском филиале НИФХИ им. Л . Я. Карпова. ПК. Практическая значимость работы. Полученные в работе результаты могут быть использованы как при оптимизации существующих, так и при создании новых технологий получения высокоориентированных волокон ПАН. Фазовая диаграмма и кинетические особенности фазовых переходов в системе ПАНПК, определенные в работе, могут быть полезны для исследований, направленных на более глубокое понимание процессов структурообразования ПАП. ПАН с широким диапазоном размеров пор. Такие структуры могут использоваться как фильтры, абсорбенты, носители для различных наполнителей, например, жидких кристаллов и тому подобное. Кроме того, из них могут быть получены пористые углеродные материалы. ПК в ксерогслях. Апробации работы. Тверь, Россия, , Втором Всероссийском Каргинском симпозиуме Химия и физика полимеров в начале XXI века Черноголовка, Россия, . Существует множество методик получения ПАН, одиако, как правило, результаты исследования тактичности свидетельствуют либо об атактическом строении цепи, либо о преобладании синдиотактичсских конфигураций ПАН 7. Лянг и Крим 8 исследовали пленки ПАН в поляризованном ИКсвете и нашли, что он имеет атактическую конфшурацию. В то же время, в работах 9 рассчитаны нормальные колебания, изучены ИКспектры ПАН и дейтсрированного ПАН и на основании рассчитанных и найденных из опыта данных сделано заключение, что ПАН имеет структуру, очень близкую к синдиотакгичсскому плоскому зигзагу. Более детальные исследования поляризованных ИКспектров и спектров ЯМР высокого разрешения на частотах и 0 МГц при температурах 00С ПАН, полученного на различных каталитических системах, и дейтерированных образцов показали, что ПАН имеет конфигурацию цепи, обогащенную синдиотактическими последовательностями. В работах и исследованы спектры ЯМР высокого разрешения ПАН и иолиадейтероакрилонигрнла в растворах ЫаСЫБОлО в диметилсульфоксндсс1. Были изучены образцы полимеров полученных на разных каталитических системах при различных температурах полимеризации.