Разработка технологии получения нетканых материалов на основе смесей фторполимеров методом электроформования

• Автор: Козлов, Василий Александрович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основы производства химических волокон.

1.1.1. Виды волокон.

1.1.2. Способы получения химических волокон.

1.1.3. Электроформование волокнистых материалов.

1.1.4. Параметры, определяющие процесс электроформования

1.2. Ассортимент фторполимеров отечественного производства, представленных на российском рынке

1.3. Физикохимические основы растворения полимеров.

1.3.1. Системы полимернизкомолекулярная жидкость.

1.3.2. Термодинамика растворения и набухания

1.3.3. Факторы, определяющие растворение и набухание полимеров.
1.3.4. Физикохимические основы совмещения полимеров
1.4. Фильтрация радиоактивных аэрозолей.
1.4.1 Аэрозоли как объекты анализа
1.4.2 Общие требования к аналитическим фильтрующим материалам
1.4.3 Размеры техногенных и естественных аэрозольных частицобъектов контроля.
1.4.4. Фильтрация аэрозолей волокнистыми фильтрами
1.5. Сферы применения и ассортимент волокнистых материалов, полученных из фторполимеров методом электроформования
1.5.1. Применение растворов из фторполимеров.
1.5.2. Медицина
1.5.3. Фильтрация
1.5.4. Подкровельные материалы.
1.5.4.1. Пароизоляция кровли.
1.5.5. Защитная одежда.
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Компоненты формовочного раствора
2.1.1. Полимеры
2.1.2. Растворители
2.1.3. Другие компоненты.
2.2. Методы исследования.
2.2.1. Оценка растворимости полимеров
2.2.2. Определение совместимости полимеров в растворе
2.2.3. Определение динамической вязкости полимерных растворов. .
2.2.4. Определение характеристической вязкости растворов
полимеров.
2.2.5. Исследование реологических свойств полимерных растворов .
2.2.6. Измерение электропроводности полимерных растворов
2.2.7. Метод визуализации струи полимерного раствора в электростатическом поле.
2.2.8. Электростатическое формование волокнистых материалов
2.2.9. Методика измерения аэродинамического сопротивления волокнистых материалов
2.2 Метод определения оптического диаметра волокон и их распределения по размерам.
2.2 Измерение плотности упаковки волокнистых материалов.
2.2 Измерение физикомеханических свойств материалов
2.2 Метод определения водоупорности фильтров, полученных из волокнистых материалов.
2.2 Определение контактного угла смачивания
2.2. Исследование волокнистого материала с помощью термогравиметрии
2.2 Исследование пленок с помощью электронного парамагнитного резонанса
2.2. Измерение эффективности фильтров, полученных из волокнистых материалов
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ФОРМОВОЧНЫХ РАСТВОРОВ.
3.1.1. Выбор растворителя
3.1.2 Исследование реологических свойств растворов
3.1.3. Выводы по главе 3.
3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЯ ИЗ РАСТВОРОВ ФТОРПОЛИМЕРОВ И ИХ СМЕСЕЙ.
3.2.1. Влияние состава формовочного раствора на динамические характеристики струи.
3.2.2. Исследование влияния содержания СКФ на структуру получаемого нетканого материала
3.2.3. Оптимизация содержания фторэластомера в смеси фторполимеров и массового расхода формовочного раствора для получения волокон требуемого диаметра
3.2.4. Выводы по главе 3.
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СМЕСИ ФТОРПОЛИМЕРОВ
3.3.1. Исследование физикомеханических свойств.
3.3.2. Исследование плотности упаковки
3.3.3. Исследование фильтрующих свойств волокнистых материалов, полученных из смеси фторполимеров
3.3.4. Исследование контактного угла смачивания.
3.3.5. Выводы по главе 3.
3.4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НЕТКАНОГО ВОЛОКНИСТОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА
3.4.1. Выводы по главе 3.
3.5. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Волокном называется гибкое протяженное тело, с малым поперечным сечением, пригодное для изготовления пряжи, текстильных и технических изделий. Волокна в зависимости от их происхождения подразделяются на натуральные и химические. Натуральные волокна уже не в состоянии удовлетворить все возрастающий спрос на предметы одежды и быта, а также потребность техники в материалах со специфическими свойствами. По этой причине широкое распространение получили химические волокна. Химические волокна получают из природных и синтетических волокнообразующих полимеров. Молекулярная масса этих полимеров должна быть более ООО, а молекулярномассовое распределение достаточно узким. Кроме того, эти полимеры должны растворяться в доступных растворителях или переводиться в вязкотекучее состояние какимилибо другими способами. В зависимости от природы исходного материала все виды химических волокон подразделяются на два класса искусственные и синтетические. Искусственные волокна вырабатывают из природных высокомолекулярных соединений целлюлозы и белков. Среди существующих волокон и нитей наибольшее распространение получили вискозные, за ними идут ацетатные. Синтетические волокна производят из полимеров, получаемых в промышленности путем синтеза из различных химических веществ. В зависимости от строения молекул синтетические волокна подразделяются на две большие группы гетероцепные и карбоцепные. К гетероцепным относятся волокна, полученные из синтетических органических полимеров, основные цепи макромолекул которых построены из атомов углерода, кислорода, азота и других элементов. Эти волокна в чистом виде и в смеси с другими в настоящее время широко применяются для изготовления одежды и белья, а также при производстве изделий, используемых в различных областях техники 2. Химические волокна получают из растворов и расплавов полимеров посредством одноосной направленной вытяжки, с последующей фиксацией структуры. Полимеры, использующиеся для получения волокон, называют волокнообразующими. Для получения волокна с оптимальным комплексом свойств необходима способность полимера к образованию аморфнокристаллических структур. Кристаллические участки определяют прочностные свойства волокон. Обычно, молекулярная масса волокнообразующих полимеров составляет от до 0 тысяч, а ширина ММР для многих синтетических полимеров составляет примерно 1,5 2,0. Низкомолекулярная фракция приводит к снижению прочности волокон, а высокомолекулярная к резкому росту вязкости растворов, появлению гелеобразных частиц. Волокна получают из расплавов полимеров или из растворов в подходящем растворителе. При формовании волокон расплаву или раствору полимера должна быть придана форма тонких струй с последующей фиксацией их в форме нити. Образование твердой полимерной структуры стеклообразной или кристаллической происходит в результате физического или фазового перехода вследствие тепло или массообмена между струей полимера и окружающей средой в зоне формования. После преобразования раствора полимера в жидкую нить эта нить должна быть отверждена. Во всех методах фиксация формы обусловлена повышением эффективной вязкости системы до такого предела, который обеспечивает при заданной нагрузке на формующуюся нить низкую необратимую деформацию. Первый метод в основном используется для формования волокон из расплавов полимеров. Два других метода испарение летучего растворителя сухое формование и застудневание раствора мокрое формование широко используются в производстве химических волокон. При формовании из расплавов полимеров происходит отвод тепла от формуемой нити путем ее обдува воздухом или прохождения через жидкую охлаждающую ванну обычно воду или водные растворы. При мокром методе формования из растворов полимеров происходит диффузия компонентов осадителя в осадительной ванне в волокно и растворителя из волокна. Общим для процессов формования волокон является то, что процессы образования твердой фазы происходят в поле продольного градиента скорости, меняющегося по длине пути формования и определяемого как реологическими свойствами формуемого волокна, так и комплексом сил, действующих на него.