Исследование закономерностей процесса получения волокнистых материалов из растворов полимеров аэродинамическим способом

• Автор: Смирнов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 214 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Способы получения волокнистых материалов

1.2 Волокнистые материалы, получаемые непосредственно

в процессе формования

1.2.1 Общие принципы метода аэродинамического формования волокнистых материалов из

расплавов полимеров ВМАФ

1.2.2 Методы улучшения потребительских свойств нитей и волокнистых материалов

1.2.3 Существующие схемы аэродинамического формования волокнистых материалов
из растворов полимеров
1.3 Гидро и аэродинамика в процессе формования волокон аэродинамическим способом
1.3.1 Продольное обтекание пластин и цилиндров
бесконечной длины потоком жидкости и газа
1.3.2 Особенности аэродинамики в процессе формования
химических волокон
1.4 Теоретические основы и экспериментальные данные
по реологии растяжения полимерных струй
1.4.1 Реологические модели вязкоупругих жидкостей
1.4.2 Исследования вязкоупругих характеристик полимеров при растяжении
1.4.3 Исследование факторов, влияющих на устойчивость
растяжения полимерных струй
1.5 Основные выводы из литературного обзора
и постановка задачи исследования
1.5.1 Предполагаемая схема процесса аэродинамического формования волокнистых материалов из растворов полимеров ВМАФР
1.5.2 Основные задачи исследования
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Определение удельной вязкости полимера
2.2 Приготовление лабораторных порций раствора
СПАН в ДМФА
2.3 Определение характеристик полимерного раствора
2.3.1 Определение фактической концентрации полимера
в растворе
2.3.2 Определение ньютоновской вязкости полимерного раствора
2.4 Определение силы натяжения растягиваемой
полимерной струи
2.4.1 Физическая модель эксперимента
и расчетные схемы
2.4.2 Описание экспериментальной установки для
определения силы натяжения струи
2.4.3 Калибровка воздушного сопла
2.4.4 Замер смещений струи
2.4.5 Определение диаметров среднего
сечения струи
2.4.6 Режим фотографирования, фотографическая обработка материалов
2.4.7 Математическая обработка результатов
2.5. Изучение деформированного состояния растянутой
полимерной струи
2.6 Описание экспериментальной установки для получения нетканого материала аэродинамическим способом из растворов полимеров
2.7 Изучение структурных и физикомеханических показателей волокон и нетканого материала
2.7.1 Определение диаметра волокон
2.7.2 Показатель двойного лучепреломления
волокон
2.7.3 Механические показатели
одиночного волокна
2.7.4 Определение числа склеек между волокнами
в волокнистом холсте
2.7.5 Прочность волокнистого материала
2.7.6 Определение диаметра пор и воздухопроницаемости в волокнистом
холсте
2.7.7 Определение статической
адсорбционной емкости
2.7.8 Определение динамической адсорбционной емкости
3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСТЯЖЕНИЯ ВЯЗКОЭЛАСТИЧЕСКИХ СТРУЙ
РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ
3.1 Растяжение сосредоточенной продольной силой
3.1.1 Математическая модель и вывод дифференциального уравнения растяжения вязкоупругой струи
3.1.2 Решение дифференциального уравнения растяжения вязкоупругой струи
3.1.3 Примеры расчета параметров напряженно деформированного состояния струй растворов с различными вязкоэластическими свойствами
3.1.4 Метод оценки высокоэластических свойств растянутой полимерной струи
3.2 Аэродинамическое растяжение вязкоупругой
струи раствора полимера
3.2.1 Особенности аэродинамического формования волокон из растворов полимеров
3.2.2 Математическая модель и вывод дифференциального уравнения растяжения вязкоупругой струи аэродинамическим способом
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ ВОЛОКНИСТХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ
4.1 Оценка роли высокоэластических деформаций при
аэродинамическом растяжении струй растворов полимеров
4.1.1 Расчет концентраций для приготовления эквивязких растворов из сополимеров с различными значениями удельной вязкости
4.1.2 Определение диапазонов формуемости для растворов из сополимеров с различными значениями удельных вязкостей
4.1.3 Зависимость коэффициента высокоэластичности
Е от кратности растяжения
Исследование напряженного и деформированного состояния струй растворов полимеров в процессе аэродинамического растяжения
4.2.1 Проверка адекватности модели
4.2.2 Анализ особенностей аэродинамического
растяжения вязкоупругой струи
Исследование влияния технологических параметров
на структуру и физикомеханические свойства
нетканых материалов
4.3.1 Исследование влияния конструкции сопловых
устройств на процесс аэродинамического формования и последующего образования холста ВМАФР
4.3.2 Исследование влияния вязкости прядильного раствора на технологические параметры процесса и свойства получаемых волокон
4.3.3 Исследование влияния удельной вязкости прядильного раствора на технологические
параметры процесса и свойства получаемых
волокон
4.3.4 Исследование влияния основных технологических
параметров на структуру и свойства ВМАФР
4.3.5 Исследование взаимосвязи структуры и
физических свойств ВМАФР
4.3.6 Исследование поглотительных свойств ВМАФР, состоящих из волокон, наполненных
адсорбентами
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В мировой практике получения нетканых материалов существует несколько способов, отличающихся между собой технологией, используемым сырьем, способом скрепления волокон в холсте. В связи с этим целесообразно рассмотреть существующие представления о классификации нетканых материалов НМ и подробнее остановиться на волокнистых материалах, получаемых непосредственно в процессе формования волокон. В основу классификации НМ могут быть положены различные признаки назначение материала, вид используемого сырья, способ производства и т. Классификация нетканых материалов приведена в ряде работ . В основу предложенной классификации положены особенности, связанные со скоростью производства и составом нетканых материалов. Наиболее подробная классификация существующих способов производства НМ приведена в работе , где их перечислено более тридцати. НМ, получаемые химическим способом. К первой группе относятся вязальнопрошивной, иглопробивной, валяльновойлочный способы. Ко второй группе можно отнести бумагоделательный способ, способ пропитки волокон связующим, скрепление волокон термопрессованием или ультразвуковой сваркой и т. В последние двадцать лет преимущественное развитие получили высокоэффективные методы, обеспечивающие получение волокнистых материалов непосредственно в процессе формования нитей ,. Отличительная способность таких материалов состоит в том, что в процессе их формования отсутствуют стадии получения готового волокна. Для формирования холста применяется не окончательно сформованное волокно, а взятое с одной из промежуточных стадий, входящих в традиционный процесс получения волокна из расплавов полимеров. К таким материалам относятся НМ, полученные путем экструзии пленки из высокополимеров с последующим ее расщеплением различными способами НМ, изготовленные из волокнистого жгута, сформованного из расплава полимера , а также волокнистые материалы, получаемые методом аэродинамического формования волокон из расплавов ВМАФ , , . Для первых двух из указанных материалов характерно то, что холст НМ образуется путем скрепления наложенных друг на друга слоев волокон. Причем соседние слои содержат волокна, расположенные во взаимно перпендикулярных направлениях. В обоих случаях используемое волокно не попадает на заключительные технологические операции, входящие в состав традиционных схем производства химических волокон из расплава или раствора полимеров намотка на бобины, резка, упаковка и т. Следует отметить, что из всех перечисленных метод получения ВМАФ является наиболее перспективным по своим техникоэкономическим показателям. Преимущества этого способа состоят в возможности объединения операций формования и вытягивания элементарных нитей, сокращение числа трудоемких технологических стадий и переходов при переработке волокон и холстообразовании. На рис. НМ из штапельных волокон классический метод и методом аэродинамического формования из расплавов полимеров ВМАФ. Приведенные на рис. ВМАФР по сравнению с классическим способом. Исключаются все операции, связанные с получением отдельно штапельных волокон, их упаковкой, транспортировкой на текстильные предприятия, разрыхление и чесание штапельных волокон. Кроме этого следует отметить, что указанный метод позволяет в очень широком диапазоне изменять физикомеханические свойства получаемого материала и, прежде всего, соотношение размеров пор и диаметров волокон, что главным образом может влиять на такие специфические свойства НМ как воздухопроницаемость, тепло и звукопоглощение, адсорбционные и фильтрующие свойства 7. Основные стадии получения волокнистых материалов методом аэродинамического формования из расплавов полимеров ВМАФ представлены в таблице 1. Принципиальная схема аэродинамического формования волокнистых материалов из расплавов полимеров приведена на рис. Гранулированный полиэфир или полиамид продувается не подогретым или предварительно подогретым до 0 С азотом и в токе азота подается в расплавитель экструдер. При переработке полиолефинов полиэтилена, полипропилена эта операция не требуется Рис. Рис. ВМАР.