Модификация полиакрилонитрильного волокна с целью снижения горючести с использованием гибридных огнезамедлительных систем

• Автор: Щербина, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений, сокращений

Введение .

Глава 1. Литературный обзор .

1.1. Особенности горения полимерных материалов

1.2. Особенности структуры и свойств ПАН волокон

1.3. Термическая деструкция полиакрилонигрильного волокна .

1.4. Способы модификации полиакрилонитрильных волокон .

2. Объекты и методы исследовании

2.1. Объекты исследования .

2.2. Методы исследования

2.2.1. Метод термогравиметрического анализа
2.2.2. Метод инфракрасной спектроскопии
2.2.3. Метод рентгеноструктурного анализа
2.2.4. Метод оптической спектроскопии
2.2.5. Метод изометрического нагрева .
2.2.6. Метод хроматографического анализа
2.2.7. Метод испытаний по ГОСТ .
3. Разработка технологии модификации ПАН волокна
3.1. Модификация кондиционного ПАН волокна
3.1.1. Выбор замедлителей горения и параметров модификации ПАН волокна .
3.1.2. Влияние замедлителей горения на структуру ПАН волокна .
3.1.3. Изучение химического взаимодействия замедлителей горения с ПАН волокном
3.1.4. Изучение влияния состава модифицирующей ванны на деформационнопрочностные свойства кондиционного ПАН волокна
3.1.5. Влияние замедлителей горения на процессы термоокислительной деструкции и горения ПАН волокон
3.2. Разработка технологии модификации свежесформованного ПАН волокна
3.2.1. Изучение эффективности взаимодействия замедлителей горения со свежесформованным ПАН волокном
3.2.2. Изучение химического взаимодейс твия замедлителей горения со свежесформованным ПАН волокном
3.2.3. Влияние замедлителей горения на процессы термоокислительной деструкции и горения свежесформованного ПАН волокна
4. Определение возможности применения модифицированных ПАН волокон для получения углеродного волокна .
5. Технологический процесс получения модифицированных ПАН волокон
Основные выводы по работе
Список литературы


Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованных источников, приложения. В настоящее время достаточно широкое применение находят полиакрил нитр ильные волокна (ПАН). Разнообразный ассортимент волокон используется как в текстильной промышленности, так и в производстве изделий технического назначения (шумо- и теплоизолирующих), ПАН волокна используются также для получения одного из лучших видов армирующих материалов - углеродных волокон [4,5]. Это волокна и нетканые материалы: карбонизованные—Эвлон® и графитированные—Конкор®. Углеродные волокна (УВ) и углеродные волокнистые материалы (УВМ) получают путем высокотемпературных превращений без доступа воздуха (процесс пиролиза) исходных волокон — прекурсоров. Применяются в основном три вида волокон, дающих наибольший выход углеродного остатка (кокса) при пиролизе: вискозное, ПАП и волокон, полученных из каменноугольных пеков. Вследствие меньшего выхода УВ из вискозного волокна и худшего его качества, а также из-за специфики технологии переработки нефтяных и каменноугольных пеков, их канцерогенности и других причин для получения УВ и УВМ используются в основном ПАП волокна. Особенностями химического строения ПАН волокна, определяющими его термостойкость [6] являются: наличие полярных функциональных групп; высокая энергия межатомных химических связей в макромолекуле (межатомные- порядка 0-0 и межмолекулярньте порядка- 4- кДж/моль); жесткость макромолекул (сигмент Куна 3-1 Онм). В настоящее время для снижения пожарной опасности полимерных материалов применяются ' различного состава, относящиеся к трём типам: неорганические соединения (% мирового рынка), галогенсодержащие органические (%) и фосфорсодержащие органические (%). Мировая потребность в ЗГ составляет 0 тыс. США и % в Европе [7]. Горение полимеров относят к горению твёрдых газифицирующихся топлив, в большинстве случаев не содержащих окислителя в твёрдой фазе [8]. Это сложная совокупность многостадийных физико-химических превращений, которые происходят в конденсированной и газообразной фазах, а также на поверхности их раздела. Вследствие гетерогенности процесса очень большую роль играют площадь и свойства контактной поверхности горения. В зависимости от структуры полимера, характера его термического разложения, присутствия различных добавок, условий воспламенения и горения будут преобладать те или иные направления процесса из приведенных на схеме: 1. Например, при горении одних полимеров наблюдается интенсивное каплспадение, при горении других — преобладает новообразование; полимерные материалы сильно различаются и по интенсивности саже- и дымообразован ия. Рис. Горение — это быстрый экзотермический процесс окислительно-восстановительного превращения топлива, протекающий в большинстве случаев с образованием пламени. Для большинства обычных полимеров горение имеет в основном тепловую природу. Тепловыведение в ходе процесса окисления приводит к повышению температуры и увеличению скорости реакции. На практике пламена полимеров не всегда являются чисто диффузионными, скорее промежуточными между диффузионными и кинетически контролируемыми пламенами предварительно перемешанных газов. Пространственную область, в пределах которой исходное вещество нагревается, воспламеняется и сгорает, называют волной горения. Высокотемпературную область пламени, где происходят основные реакции превращения горючей смеси, обычно называют фронтом пламени, особенностью которого является способность к распространению в горючей смеси. В работах [5,8] указано, что в результате разложения полимеров при горении образуются горючие газообразные продукты, такие как метан, водород, этан, этилен, формальдегид, оксид углерода и другие. Сам процесс горения сопровождается выделением дыма и токсичных газов. Это окись углерода, цианистый водород, оксид азота, фосфины, фосген, хлористый водород. Их наличие и количество в газообразной фазе определяется химической природой полимера, а также объёмом воздуха, в котором происходит горение. Первой стадией процесса деструкции полимеров [5,9,] всегда является образование свободных радикалов.