Технология электроформования волокнистых материалов на основе полисульфона и полидифениленфталида

• Автор: Гуляев, Артем Игоревич
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.Ю

1.1. Термостойкие полимеры, применяемые в представленной работе.

1.1.1. Полидифенилснфталид Г1ДФ, полиарилид.

1.1.2. Полисульфон Г1СФ.

1.1.3. Современное состояние рынка термостойких полимеров.

1.2. Физикохимические основы растворения полимеров и реология растворов полимеров

1.2.1. Факторы, определяющие растворение полимеров

1.2.2. Реология растворов полимеров.

1.3. Электроформование волокнистых материалов.
1.3.1. Принципиальная схема и основные стадии процесса электроформования
1.3.3. Параметры, определяющие процесс электроформования
1.3.4. Свободная струя слабопроводящей жидкости в электростатическом поле.
1.3.5. Сферы применения и ассортимент продукции ЭФВпроцесса
1.4. Высокоэффективная очистка газов от аэрозолей.
1.4.1. Закономерности улавливания аэрозолей волокнистыми фильтрами
1.4.2. Оптимизация структуры волокнистых фильтрующих материалов.
1.5. Обзор теплостойких волокнистых фильтрующих материалов, полученных способом электроформования
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Компоненты прядильного раствора
2.1.1. Полимеры.
2.1.2. Растворители.
2.1.3. Электролитическая добавка
2.2. Методы исследования
2.2.1. Измерение динамической вязкости полимерных растворов.
2.2.2. Определение энергии активации вязкого течения
2.2.3. Исследование реологических свойств полимерных растворов
2.2.4. Измерение электропроводности полимерных растворов
2.2.5. Метод визуализации струи полимерного раствора в электростатическом иоле
2.2.6. Электростатическое формование волокнистых материалов.
2.2.7. Определение диаметра и распределения по размерам волокон методом оптической, сканирующей электронной и атомносиловой микроскопии.
2.2.8. Измерение физикомеханических свойств волокнистых материалов.
2.2.9. Измерение аэродинамического сопротивления волокнистых материалов.
2.2 Расчет гидродинамического диаметра волокон
2.2 Метод измерения коэффициента проскока волокнистого материала по атмосферному аэрозолю
3. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСТВОРОВ ПОЛИСУЛЬФОНА И ПОЛИДИФЕНИЛЕНФТАЛИДА И РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ РАСТВОРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРО И НАНОВОЛОКОН
3.1. Анализ растворимости полисульфона и полидифениленфталида.
3.2. Исследование реологических свойств растворов полисульфона и полидифениленфталида.
3.3. Выводы по 3ей главе.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЯ ИЗ РАСТВОРОВ ПОЛИСУЛЬФОНА И ПОЛИДИФЕНИЛЕНФТАЛИДА.
4.1. Влияние параметров процесса электроформования па динамические характеристики струи.
4.1.1. Определения кратности вытяжки струи на основных стадиях процесса электроформования.
4.1.2. Влияние напряженности электростатического поля на динамические характеристики струи
4.1.3. Влияние вязкости раствора на динамические характеристики струи.
4.1.4. Влияние объемного расхода раствора на динамические характеристики струи
4.2. Влияние основных параметров процесса элсктроформования на диаметр волокон .
4.2.1. Измерение среднего диаметра полученных волокон и построение распределения волокон по размерам
4.2.2. Оптимизация вязкости и объемного расхода раствора для получения полисульфоновых и полидифениленфталидных волокон требуемого диаметра.
4.2.3. Исследование влияния электрофизических параметров на стабильность процесса и диаметр получаемых волокон
4.3. Выводы по 4ой главе
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЛЬТРУЮЩИХ СВОЙСТВ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПОЛИСУЛЬФОНА И
ПОЛ ИДИФЕНИЛЕНФТА ЛИДА.
5.1. Исследование физикомеханических свойств волокнистых материалов из полисульфона и иолидифеииленфталида
5.1.1. Физикомеханические свойства микро и нановолокнистых материалов из полисульфона.
5.1.2. Физикомеханические свойства нановолокнистых материалов из иолидифеииленфталида.
5.2. Исследование фильтрующих свойств волокнистых материалов из полисульфона и полидифенилеифталида .
5.2.1. Фильтрующие свойства мыкроволокнистых материалов из полисульфона
5.2.2. Фильтрующие свойства нановолокнистого материала из полисульфона
5.2.3. Фильтрующие свойства нановолокнистого материала из
иолидифеииленфталида.
5.3. Выводы по 5ой главе
6. РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННОГО ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ТЕПЛОСТОЙКОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА И ЕГО СВОЙСТВА
6.1. Обоснование целесообразности разработки двухкомпонентного высокоэффективного теплостойкого фильтрующего материала
6.2. Технологические параметры процесса получения материала ФПАДФГ1СФ,0 методом электроформования
6.3. Физикомеханические и фильтрующие свойства композиционного материала ФПАДФПСФ,0.
6.4. Выводы по 6й главе.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Полисульфон и полидифениленфталид характеризуются спектром свойств, который делает их перспективными для создания теплостойкого нетканого материала они термо, гидролитически и радиационностойки, при этом растворяются в органических растворителях, применяемых для получения волокон методом электроформования . В данном разделе приведены свойства термостойких полимеров, применяемых в представленной работе. Особое внимание уделяется возможности перерабатывать данные полимеры через растворы, т. Полидифениленфталид имеет температуру начала размягчения и температуру стеклования около 0 С замена дифенилыюго радикала на терфенильный приводит к увеличению температуры начала размягчения более чем на С, температуру начала разложения не менее 0 С при замене дифенильного фрагмента на терфенильный около 0 С. Температура начала разложения полидифениленфталида Г1ДФ на воздухе и в инертной среде почти одинакова. Способность полиариленфталидов при пиролизе образовывать плотный непористый коксовый остаток позволяют рассматривать их в качестве перспективных материалов для создания высокомодульных угольных волокон, а также самозатухающих и графитирующихся материалов. ПДФ является аморфным полимером. ПДФ обладает высокой химической устойчивостью, при этом прекрасно растворим в метиленхлориде, хлороформе, сшштетрахлорэтане, смеси фенолсмлштетрахлорэтан по массе, охлорфеноле, мкрезоле, пиридине, Нметилпирролидоне, ДМАА, ДМФА, ДМСО, циклогексаноне, ои ,идихлорбензоле, анилине, нитробензоле, бензонитриле и др. Химическое строение радикала между фталидными группами сильно влияет на растворимость полиариленфталидов. Ыапример, при замене дифенилыюго радикала на дифенилоксидный растворимость улучшается появляется растворимость в 1,2дихлорэтане и ТГФ, а при замене на терфенильный растворимость ухудшается полимер не растворяется в метиленхлориде, циклогексаноне, ДМФА. ПДФ стоек к действию бензола, толуола, ацетона, МЭК и др. С . Полиарилениленфталиды и их аналоги получают поликонденсацией по механизму реакции электрофильного замещения, используя в качестве мономеров псевдохлорангидриды. С1з и БЬС. Полимер способен образовывать пленку при Ми, при Мн3, прочность пленки перестает зависеть от ММ. По данным этих работ полидифениленфталид не содержит длинноцепных разветвлений . Исследование концентрированных растворов ПДФ выявило ряд важных особенностей. Растворы ПДФ в хлороформе и циклогексаноне при С и концентрации полимера более масс. Увеличение концентрации раствора и уменьшение температуры ускоряет процесс гелеобразования от месяца до нескольких дней после нагревания при С вновь образуется раствор, подвижный при комнатной температуре. При формовании изделий из раствора необходимо учитывать прочность сольватного комплекса полимеррастворитель. Из литературы известно, что при сушке пленки ПДФ полностью удалить даже такие низкокипящие растворители, как метиленхлорид и хлороворм, удается только при длительном прогреве при 0 С. Методом полива из раствора полидифениленфталида получают неориентированные пленки с прочностью на разрыв МПа и относительным удлинением при разрыве . Очень важным специфическим свойством ПДФ, перспективным для его применения в электронике, сенсорах и т. Несмотря на то, что алифатические полисульфоны известны более семидесяти лет, полиариленсульфоны были синтезированы только в конце х годов, а их промышленный выпуск освоен в г. А . Из ароматических полисульфонов получают пластмассы с хорошими физикомеханическими и электрическими свойствами вплоть до температур порядка 0С. До этой температуры они обладают высокой устойчивостью к термоокислительной деструкции несколько хуже стойкость полиариленсульфонов к ультрафиолетовому облучению и атмосферным воздействиям . В промышленности производят три типа полисульфонов под следующими традиционными названиями полисульфон фла I выпускается под торговыми названиями юдель, ультразон 5, ПСН, полиэфирсульфон виктрекс, ультразон Е и полифениленсульфон III радсль
В промышленности ароматические полисульфоны I получают поликонденсацией динатриевой соли 4,4диоксидифенил2,2пропана бисфенола А и 4,4дихлордифенилсульфоиа в диметилсульфоксиде и хлорбензоле .